JP2006340235A - Antenna device, wireless communication apparatus, control method thereof, computer processable program, and recording medium thereof - Google Patents

Antenna device, wireless communication apparatus, control method thereof, computer processable program, and recording medium thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2006340235A
JP2006340235A JP2005164829A JP2005164829A JP2006340235A JP 2006340235 A JP2006340235 A JP 2006340235A JP 2005164829 A JP2005164829 A JP 2005164829A JP 2005164829 A JP2005164829 A JP 2005164829A JP 2006340235 A JP2006340235 A JP 2006340235A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
bias voltage
control electrode
control
polarization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005164829A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4729989B2 (en
JP2006340235A5 (en
Inventor
Takayuki Hirabayashi
崇之 平林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2005164829A priority Critical patent/JP4729989B2/en
Priority to US11/443,146 priority patent/US7952525B2/en
Publication of JP2006340235A publication Critical patent/JP2006340235A/en
Publication of JP2006340235A5 publication Critical patent/JP2006340235A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4729989B2 publication Critical patent/JP4729989B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To select a combination of components of a rectangle patch antenna so as to be capable of configuring three kinds of linearly polarized wave antenna, a right-handed rotatory polarized wave antenna, and a left-handed rotatory polarized wave antenna with one structure, and also to achieve MIMO communication suitable for a radio wave environment by utilizing the rectangle patch antenna set to an optimum state. <P>SOLUTION: A device includes: a conductive main exciting element 51 located on an octagonal insulation board 29; sub exciting elements P1 to P4 for polarized wave control located at four corners in diagonal line directions of the main exciting element 51; and control electrodes 52a to 52d respectively arranged to the sub exciting elements P1 to P4, and controls the sub exciting elements P1 to P4 to be conductive or insulating to switch polarized waves emitted from the rectangle patch antenna. Since the antenna system can separately control the conductivity/insulation of the sub exciting elements P1 to P4, the antenna system can combine the main exciting element 51 and the sub exciting elements P1 to P4. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の平面アンテナを使用して信号を同時に送受信する多入力多出力( Multi Input Multi Output:以下MIMOという)通信システムに適用して好適なアンテナ装置、無線通信装置、その制御方法、コンピュータ処理可能なプログラム及びその記録媒体に関する。詳しくは、アンテナ装置に関して、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部に設けられた制御電極への直流バイアス電圧を制御して平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせを選択できるようにすると共に、平面アンテナの放射偏波を切り替えて、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の3種類のアンテナを1つの構造体で構成できるようにすると共に、最適な状態に設定された平面アンテナを利用して、電波環境に適した多入力多出力通信を実現できるようにしたものである。   The present invention is an antenna device suitable for application to a multi-input multi-output (hereinafter referred to as MIMO) communication system that transmits and receives signals simultaneously using a plurality of planar antennas, a radio communication device, and a control method thereof, The present invention relates to a computer-processable program and its recording medium. Specifically, with respect to the antenna device, the planar antenna main body and the small piece are controlled by controlling the DC bias voltage to the control electrode provided on the semiconductive small piece for polarization control disposed in the diagonal direction of the planar antenna main body. The combination of the antenna and the antenna can be selected, and the radiation polarization of the planar antenna can be switched so that three types of antennas of linear polarization, right-handed polarization and left-handed polarization can be configured with one structure. At the same time, a multi-input multi-output communication suitable for a radio wave environment can be realized by using a planar antenna set in an optimum state.

近年、パーソナルコンピュータ等の情報処理機器及び携帯電話機や、PDA(Personal Digital Assistance)等の通信端末機器だけでなく、各種の民生用電子機器、例えば、オーディオ製品、ビデオ機器、カメラ機器、プリンタ又はエンタテイメントロボット等にも無線通信機能を搭載される場合が多くなっている。さらに、無線通信機能は、電子機器だけでなく、例えば無線LAN(Local Area Network)用のアクセスポイント、PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association)仕様のカード、コンパクトフラッシュ(登録商標)カード、ミニPCI(Peripheral Component Interconnection)カード等のいわゆる小型のアクセサリカードにも搭載される場合が多くなってきた。このようなストレージ機能と無線通信機能とを備えた無線カードモジュールが構成されている。   In recent years, not only information processing equipment such as personal computers and mobile phone, and communication terminal equipment such as PDA (Personal Digital Assistance), but also various consumer electronic equipment such as audio products, video equipment, camera equipment, printers or entertainment. Robots and the like are often equipped with a wireless communication function. In addition to electronic devices, wireless communication functions include, for example, wireless LAN (Local Area Network) access points, PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) specification cards, compact flash (registered trademark) cards, mini PCI ( In many cases, so-called small accessory cards such as peripheral component interconnection cards are also mounted. A wireless card module having such a storage function and a wireless communication function is configured.

現在、家庭用の無線LANには、主に、5.2GHz帯のキャリア周波数を用いるIEEE802.11a方式や、2.4GHz帯のキャリア周波数を用いるIEEE802.11b/g方式が使用されている。これらIEEE802.11aやIEEE802.11gは、データの伝送速度が54Mbpsとされているが、最近では、取り扱われるデータ(情報)量の増加に伴い、さらに早い伝送速度を実現するための無線方式の研究・開発が盛んに行われている。   Currently, the IEEE 802.11a system using a carrier frequency of 5.2 GHz band and the IEEE 802.11b / g system using a carrier frequency of 2.4 GHz band are mainly used for home wireless LANs. These IEEE802.11a and IEEE802.11g have a data transmission rate of 54 Mbps, but recently, with the increase in the amount of data (information) to be handled, research on wireless systems for realizing higher transmission rates.・ Development is active.

そのような高速伝送を可能とする方式として注目されているものの一つに、MIMO( Multi Input Multi Output)通信方式が挙げられる。MIMO通信方式とは、複数のアンテナを用いて、空間の複数の伝搬チャネルを媒体として通信を行う方式である。現在、無線LANで使用されているIEEE802.11aやIEEE802.11gは、変調方式にOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)が用いられている。このOFDMの採用により、各サブキャリアでの伝送は、ほぼフラットフェージングであるとみなすことができる。そのため、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11aやIEEE802.11gのような比較的広帯域な通信方式においても、MIMO伝搬路をある程度簡易なモデルで表現することができ、実際の無線機器での実現が可能になってきている。   One of the methods that are attracting attention as a method that enables such high-speed transmission is a MIMO (Multi Input Multi Output) communication method. The MIMO communication system is a system that performs communication using a plurality of spatial propagation channels using a plurality of antennas. Currently, IEEE802.11a and IEEE802.11g used in wireless LANs use OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) as a modulation method. By adopting this OFDM, transmission on each subcarrier can be regarded as substantially flat fading. Therefore, even in a relatively wideband communication system such as IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11a or IEEE 802.11g, the MIMO propagation path can be expressed with a somewhat simple model. Is becoming possible.

この種のMIMO通信方式のアンテナに関しては、特許文献1に無線通信装置が開示されている。この無線通信装置によれば、n個のアンテナから成るアンテナクラスタが設けられる。アンテナは、信号相互間の相関が比較的低い信号の送信及び受信が可能で、1個の信号処理デバイスに接続された多数個のアンテナポートを備えている。アンテナは、一対のアンテナポートの最大直線寸法がλ/3以下の空間容積以内で動作するようになされる。このようにアンテナを構成すると、携帯無線端末装置に適用可能なMIMO通信方式において、非相関信号を同時に送信及び受信できるアンテナクラスタを提供できるというものである。   With regard to this type of MIMO communication system antenna, Patent Document 1 discloses a wireless communication apparatus. According to this wireless communication apparatus, an antenna cluster including n antennas is provided. The antenna is capable of transmitting and receiving signals with relatively low correlation between signals, and includes a number of antenna ports connected to a single signal processing device. The antenna is configured to operate within a space volume in which the maximum linear dimension of the pair of antenna ports is λ / 3 or less. By configuring the antenna in this way, it is possible to provide an antenna cluster that can simultaneously transmit and receive an uncorrelated signal in a MIMO communication system applicable to a portable wireless terminal device.

また、特許文献2には、アンテナアレイが開示されている。このアンテナアレイによれば、2対のアンテナを有するアンテナグループを備え、各々のアンテナ対が直交偏波アンテナを有している。アンテナグループには、アンテナ回路が接続され、ビームフォーミング/ステアリングモード、MIMOモード及びダイバシティモードに基づいてアンテナアレイを動作させるようになされる。このようにアンテナアレイを構成すると、ビームフォーミング/ステアリング、MIMO及びダイバーシティ動作が、追加のアンテナを使用すること無しに、送信及び受信される信号において実行可能なアンテナアレイを提供できるというものである。   Patent Document 2 discloses an antenna array. According to this antenna array, an antenna group having two pairs of antennas is provided, and each antenna pair has an orthogonally polarized antenna. An antenna circuit is connected to the antenna group, and the antenna array is operated based on the beamforming / steering mode, the MIMO mode, and the diversity mode. Configuring the antenna array in this way can provide an antenna array in which beamforming / steering, MIMO and diversity operations can be performed on transmitted and received signals without using additional antennas.

更に、特許文献3には、ダイバーシティ・システム、基地局装置及びダイバーシティ制御方法が開示されている。このシステムによれば、複数のアンテナ素子を備え、これらのアンテナ素子から得られる受信信号に基づいて多重到来波を角度毎に複数のパスに分離し、分離されたパス同士の相互関係を測定し、測定された相互関係に基づいて送信ダイバーシティ用の複数の送信方向を決定し、決定された送信方向に送信するアンテナ素子の送信ウエイトを算出するようになされる。このようにシステムを構成すると、フェージングを抑制して受信信号の減衰を改善できると共に、信号間干渉を抑圧できるというものである。   Furthermore, Patent Document 3 discloses a diversity system, a base station apparatus, and a diversity control method. According to this system, a plurality of antenna elements are provided, and multiple incoming waves are separated into a plurality of paths for each angle based on received signals obtained from these antenna elements, and the mutual relationship between the separated paths is measured. Then, a plurality of transmission directions for transmission diversity are determined based on the measured correlation, and the transmission weights of the antenna elements that transmit in the determined transmission direction are calculated. By configuring the system in this way, fading can be suppressed to improve the attenuation of received signals, and inter-signal interference can be suppressed.

図24は、従来例に係るMIMO通信方式による信号伝搬時の構成例を示す図である。図24に示すMIMO通信方式によれば、送信端末装置2に送信システム2aが設けられ、この送信システム2aにはm本(mは整数)の送信アンテナが備えられる。受信端末装置4には受信ユニット4aが設けられ、受信ユニット4aにはn本(nは整数)の受信アンテナが備えられる。送信端末装置2と受信端末装置4との間では、複数の電波伝搬チャンネル3を媒体として通信するようになされる。   FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration example at the time of signal propagation by the MIMO communication method according to the conventional example. According to the MIMO communication scheme shown in FIG. 24, the transmission terminal device 2 is provided with a transmission system 2a, and this transmission system 2a is provided with m (m is an integer) transmission antennas. The receiving terminal device 4 is provided with a receiving unit 4a, and the receiving unit 4a is provided with n (n is an integer) receiving antennas. Communication between the transmission terminal device 2 and the reception terminal device 4 is performed using a plurality of radio wave propagation channels 3 as media.

例えば、送信ユニット2aに入力された送信信号は空間多重符号化処理されて変調され、変調後の送信電波はm本のアンテナから電波伝搬チャンネル3へ放射(輻射)される。受信端末装置4では、電波伝搬チャンネル3を介して到来する受信電波をn本のアンテナで受信する。受信ユニット4aでは受信電波が時空間復号化処理され、受信信号が復調されて出力される。   For example, the transmission signal input to the transmission unit 2a is subjected to spatial multiplexing coding and modulated, and the modulated transmission radio wave is radiated (radiated) from the m antennas to the radio wave propagation channel 3. In the receiving terminal device 4, the received radio waves that arrive via the radio wave propagation channel 3 are received by n antennas. In the receiving unit 4a, the received radio wave is subjected to space-time decoding processing, and the received signal is demodulated and output.

なお、MIMOにおける復調の方式としては、ゼロフォーシング(Zero Forcing)、V−BLAST(Vertical Bell Labs Layered Space-Time)といった方式のように、送信側ではチャネル情報が未知で受信側のみの線形演算で復調する方式、MLD(Maximum Likelihood Detection:最尤推定法)と呼ばれる非線形演算で復調する方式、STBC(Space Time Block Coding)で送信信号の2系統に直交性を持たせた方式、そして、送信側でもあらかじめチャネル情報を取得して、それに応じた適正な電力配分及び位相のベクトル合成を行って送受信する固有モード(Eigen-mode)MIMOなどの各種方式が提案されている。   As a demodulation method in MIMO, channel information is unknown on the transmission side and linear operation only on the reception side, such as zero forcing and V-BLAST (Vertical Bell Labs Layered Space-Time). Demodulation method, MLD (Maximum Likelihood Detection) method to demodulate by non-linear operation, STBC (Space Time Block Coding) method to give orthogonality to two transmission signals, and transmission side However, various schemes such as eigen-mode MIMO for transmitting and receiving channel information in advance and performing transmission and reception by performing appropriate power distribution and phase vector synthesis according to the channel information have been proposed.

このMIMO通信方式では、原理的には、アンテナの本数に対して伝送レートが線形的に増大する。MIMO通信方式は、複数の電波伝搬チャンネル3において、送受信されるそれぞれの信号の電波伝搬環境、即ち、反射、散乱、回折、遮蔽が混在するマルチパス環境を利用した通信手法である。これに伴う空間相関特性が情報伝送能力に大きな影響を及ぼすので、MIMO通信方式においては、従来から、信号間の干渉をできるだけ低減するような方法が考えられている。この信号間干渉低減方法に関しては、例えば、非特許文献1に「マルチパス環境における直交三偏波利用MIMO伝送実験」が見られる。   In this MIMO communication system, in principle, the transmission rate increases linearly with the number of antennas. The MIMO communication method is a communication method using a radio wave propagation environment of each signal transmitted and received in a plurality of radio wave propagation channels 3, that is, a multipath environment in which reflection, scattering, diffraction, and shielding are mixed. Since the spatial correlation characteristic accompanying this greatly affects the information transmission capability, conventionally, a method for reducing interference between signals as much as possible has been considered in the MIMO communication system. As for this inter-signal interference reduction method, for example, Non-Patent Document 1 shows an “Orthogonal Tripolarized MIMO Transmission Experiment in a Multipath Environment”.

図25は、MIMO通信方式における直線偏波用のアンテナ取付け例を示す斜視図である。図25に示す直線偏波用のアンテナ取付け例によれば、非特許文献1に見られるように、垂直偏波アンテナ5a及び水平偏波アンテナ5bの2つがセットボックス5等に取付けられる。例えば、水平偏波アンテナ5bと垂直偏波アンテナ5aとが直交するように配置される。   FIG. 25 is a perspective view showing an example of mounting an antenna for linear polarization in the MIMO communication system. According to the linearly polarized antenna mounting example shown in FIG. 25, as seen in Non-Patent Document 1, two of the vertically polarized antenna 5a and the horizontally polarized antenna 5b are attached to the set box 5 or the like. For example, the horizontally polarized antenna 5b and the vertically polarized antenna 5a are arranged so as to be orthogonal to each other.

図26は、MIMO通信方式における円偏波用のアンテナ取付け例を示す斜視図である。図26に示す円偏波用のアンテナ取付け例によれば、非特許文献1に見られるように、右旋偏波アンテナ6a及び左旋偏波アンテナ6bの2つがセットボックス5等に取付けられる。例えば、右旋偏波アンテナ6aと左旋偏波アンテナ6bとが直交するように配置される。このように、直線偏波及び円偏波用のアンテナ装置において、それぞれの偏波を直交させるようにすることにより、MIMO伝送の品質が向上するようになされる。   FIG. 26 is a perspective view showing an example of mounting an antenna for circular polarization in the MIMO communication system. According to the circularly polarized antenna mounting example shown in FIG. 26, as seen in Non-Patent Document 1, the right-handed polarized antenna 6a and the left-handed polarized antenna 6b are attached to the set box 5 or the like. For example, the right-hand polarized antenna 6a and the left-hand polarized antenna 6b are arranged so as to be orthogonal to each other. Thus, in the antenna device for linearly polarized waves and circularly polarized waves, the quality of MIMO transmission is improved by making the respective polarized waves orthogonal.

特開2002−280826号公報(第5頁 図5)Japanese Patent Laying-Open No. 2002-280826 (5th page, FIG. 5) 特開2002−290148号公報(第4頁 図1)Japanese Patent Laying-Open No. 2002-290148 (FIG. 1 on page 4) 特開2003−204295号公報(第3頁 図2)Japanese Patent Laying-Open No. 2003-204295 (page 3 in FIG. 2) ダス・ニルモル・クマル他「マルチパス環境における直交三偏波利用MIMO伝送実験」、電子情報通信学会総合大会、SB−1−7、2004年Das Nirmol Kumar et al., "Transmission experiment using orthogonal three polarized waves in multipath environment", IEICE General Conference, SB-1-7, 2004

しかしながら、特許文献1〜3や非特許文献1に見られるようなMIMO通信方式において、各偏波を常に直交させることは必ずしも容易ではない。これは屋内で使用される無線LANにおいても、屋外で使用される移動体通信においても、電波が見通し状態(LOS:Line of Sight)で送受信されるケースはむしろ稀であり、大抵、反射波を含むマルチパスリッチな環境(NLOS:Non Line of Sight)で送受信が行われる場合が多いためである。このようなマルチパス環境を利用して通信を行うMIMO通信方式によれば、反射体(物)の影響により、当初直交させようとした偏波同士が干渉を起こすおそれが生じ得る。   However, in the MIMO communication schemes such as those found in Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Document 1, it is not always easy to make each polarization orthogonal. In wireless LANs used indoors and in mobile communications used outdoors, cases where radio waves are transmitted and received in line-of-sight (LOS) are rare. This is because transmission and reception are often performed in a multipath rich environment (NLOS: Non Line of Sight). According to the MIMO communication system that performs communication using such a multipath environment, there is a possibility that polarized waves that are initially orthogonalized may cause interference due to the influence of a reflector (thing).

図27は、送信端末装置=右旋・右旋偏波設定時の受信端末装置4における受信例を示す概念図である。図27に示す送信端末装置2によれば、2つのアンテナが備えられ、その両方共に右旋偏波に設定されている場合であって、片方のアンテナからの放射電波が反射体に1回反射した場合の受信端末装置4における受信例である。反射体に1回反射した場合、その偏波は逆旋波になるため、受信端末装置4では、左旋偏波が受信される。このように、送信端末装置2の両方のアンテナから同旋偏波で放射させたとしても、片方側に反射体があって、その反射を受けた場合、その偏波は逆旋偏波になるため、受信端末装置4で干渉を起こさなくなることがある。   FIG. 27 is a conceptual diagram showing an example of reception in the reception terminal device 4 when the transmission terminal device = right-handed / right-handed polarized wave setting. According to the transmission terminal device 2 shown in FIG. 27, two antennas are provided, both of which are set to right-handed polarization, and the radiated radio wave from one antenna is reflected once by the reflector. It is an example of reception in the receiving terminal device 4 in the case of having performed. When the light is reflected once by the reflector, the polarization becomes a reverse rotation, and thus the reception terminal device 4 receives the left-handed polarization. In this way, even if both antennas of the transmission terminal device 2 are radiated with the same polarization, if there is a reflector on one side and the reflection is received, the polarization becomes a reverse polarization. For this reason, the receiving terminal device 4 may not cause interference.

図28は、送信端末装置=右旋・左旋偏波設定時の受信端末装置4における受信例を示す概念図である。図28に示す送信端末装置2に備えられた2つのアンテナは、片方が右旋偏波に設定され、もう片方が左旋偏波に設定されている場合であって、片方のアンテナからの放射電波が反射体に1回反射した場合の受信端末装置4における受信例である。反射体に1回反射した場合、その偏波は逆旋波になるため、受信端末装置4では、右旋偏波が受信される。このように、送信端末装置2の両方のアンテナから右旋・左旋偏波を区別して放射させたにも係わらず、片方側に反射体があって、その反射を受けた場合、その偏波は逆旋波になるため、受信端末装置4で干渉を起こすようになる。   FIG. 28 is a conceptual diagram illustrating a reception example in the reception terminal device 4 when the transmission terminal device = right-handed / left-handed polarized wave setting. The two antennas provided in the transmission terminal device 2 shown in FIG. 28 are cases where one is set to right-handed polarization and the other is set to left-handed polarization, and the radiated radio wave from one antenna It is an example of reception in the receiving terminal device 4 when is reflected by the reflector once. When the light is reflected once by the reflector, the polarization becomes a reverse rotation, and thus the reception terminal device 4 receives the right-hand polarization. As described above, when the right-handed and left-handed polarized waves are separately radiated from both antennas of the transmission terminal device 2, there is a reflector on one side, and when the reflection is received, the polarization is Due to the reverse rotation, interference occurs in the receiving terminal device 4.

このように、マルチパスリッチな環境では偏波が様々に変化しており、放射させる時点で直交性を持たせたとしても、電波環境によってはそれが通信特性にとって必ずしも優位な結果とはならないおそれがある。これに対処すべく、直線偏波用及び右旋・左旋偏波用のアンテナを具備して、これらの複数のアンテナを切換制御して使用するようにすると、MIMO通信方式では、それでなくても多くのアンテナが必要となるのに、アンテナの装備点数が益々多くなり、コストアップにつながったり、セットボックス5に対するアンテナの取付けスペースを多く占有するという問題がある。   In this way, the polarization changes variously in a multipath-rich environment, and even if orthogonality is given at the time of radiation, it may not necessarily be advantageous for communication characteristics depending on the radio wave environment. There is. In order to cope with this, if antennas for linearly polarized waves and right-handed / left-handed polarized waves are provided and these antennas are switched and used, in the MIMO communication system, it is not necessary. Although many antennas are required, there are problems that the number of antennas is increased, which leads to an increase in cost and occupies a large space for mounting the antenna to the set box 5.

そこで、この発明は、このような従来の課題を解決したものであって、アンテナ部材の組み合わせを選択できるようにして、直線偏波用、右旋偏波用及び左旋偏波用の3種類のアンテナを1つの構造体で構成できるようにすると共に、最適な状態に設定されたアンテナを利用して、電波環境に適したMIMO通信を実現できるようにしたアンテナ装置、無線通信装置、その制御方法、コンピュータ処理可能なプログラム及びその記録媒体を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention solves such a conventional problem, and allows the selection of a combination of antenna members, so that three types of linearly polarized waves, right-handed polarized waves, and left-handed polarized waves can be selected. ANTENNA DEVICE, RADIO COMMUNICATION DEVICE, AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME TO CONFIGURE AN ANTENNA WITH ONE STRUCTURE AND AVAILABLE TO IMPROVE MIMO COMMUNICATIONS CONTAINED FOR RADIO WAVE ENVIRONMENT An object of the present invention is to provide a computer-processable program and a recording medium thereof.

上述した課題は、所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、この小片部に設けられた制御電極とを備え、制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えることを特徴とするアンテナ装置によって解決される。   The above-described problems include a conductive planar antenna main body portion having a predetermined shape and disposed on a dielectric substrate, and a semiconductive piece for polarization control disposed in a diagonal direction of the planar antenna main body portion. This is solved by an antenna device comprising: a portion and a control electrode provided on the small piece portion, wherein the radiation polarization of the planar antenna is switched by controlling a DC bias voltage supplied to the control electrode.

本発明に係るアンテナ装置によれば、誘電性の基板上には、所定形状を有した導電性の平面アンテナ本体部が配置され、この平面アンテナ本体部の対角線方向には、偏波制御用の半導電性の小片部が配置される。この小片部には制御電極が設けられ、この制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御するようになされる。   According to the antenna device of the present invention, the conductive planar antenna main body having a predetermined shape is disposed on the dielectric substrate, and in the diagonal direction of the planar antenna main body, polarization control is performed. A semiconductive piece is placed. A control electrode is provided on the small piece portion, and a DC bias voltage supplied to the control electrode is controlled.

例えば、平面アンテナ本体部で2つの対角線方向の四隅に、制御電極を有した小片部が各々配置され、一方の対角線方向の2つの小片部の制御電極へ順方向バイアス電圧を供給し、他方の対角線方向の2つの小片部の制御電極へ逆方向バイアス電圧を供給すると、平面アンテナ本体部と、一方の対角線方向の小片部とが電気的に接続され、他方の対角線方向の小片部は、絶縁された状態となるので、右旋偏波又は左旋偏波の特性を示す円偏波のアンテナを1つの構造体で構成することができる。また、2つの対角線方向の四隅の制御電極に全て順方向バイアス電圧を供給すると、直線偏波のアンテナ体を構成することができる。   For example, in the planar antenna main body, small pieces having control electrodes are arranged at two diagonal corners, respectively, and a forward bias voltage is supplied to the control electrodes of the two small pieces in one diagonal direction. When a reverse bias voltage is supplied to the control electrodes of the two diagonal pieces, the planar antenna body is electrically connected to one diagonal piece, and the other diagonal piece is insulated. Thus, the circularly polarized antenna showing the characteristics of right-handed polarization or left-handed polarization can be configured with one structure. Further, when a forward bias voltage is supplied to all the control electrodes at the four corners in the diagonal direction, a linearly polarized antenna body can be configured.

このように、制御電極への直流バイアス電圧の制御によって、小片部の導電性/絶縁性を切り分け制御ができるので、平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせを選択できるようになる。従って、平面アンテナの放射偏波を切り替えることができ、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の3種類のアンテナを1つの構造体で構成できるようになる。   As described above, since the conductivity / insulation of the small piece portion can be controlled by controlling the DC bias voltage to the control electrode, the combination of the planar antenna main body portion and the small piece portion can be selected. Therefore, the radiation polarization of the planar antenna can be switched, and three types of antennas of linear polarization, right-handed polarization, and left-handed polarization can be configured with one structure.

本発明に係る無線通信装置は、二以上のアンテナ装置と、アンテナ装置の各々に接続され、多入力多出力通信方式により信号を送受信する送受信回路が二以上と、アンテナ装置及び送受信回路を制御する通信制御回路とを備え、アンテナ装置の各々は、誘電性の基板と、所定形状を有して基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、この小片部に設けられた制御電極とを備え、制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えることを特徴とするものである。   The wireless communication device according to the present invention controls two or more antenna devices and two or more transmission / reception circuits connected to each of the antenna devices and transmitting / receiving signals using a multi-input / multi-output communication scheme, Each of the antenna devices includes a dielectric substrate, a conductive planar antenna body having a predetermined shape and disposed on the substrate, and a diagonal direction of the planar antenna body. A semi-conductive small piece for polarization control and a control electrode provided on the small piece, and switching the radiation polarization of the planar antenna by controlling the DC bias voltage supplied to the control electrode It is what.

本発明に係る無線通信装置によれば、本発明に係るアンテナ装置が応用され、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部の制御電極への直流バイアス電圧を制御することにより、平面アンテナ本体部の放射偏波を切り替えるようになされる。   According to the wireless communication device of the present invention, the antenna device according to the present invention is applied, and the DC bias to the control electrode of the semiconductive small piece for polarization control arranged in the diagonal direction of the planar antenna body portion By controlling the voltage, the radiation polarization of the planar antenna body is switched.

例えば、平面アンテナ本体部で2つの対角線方向の四隅に、制御電極を有した小片部が各々配置され、一方の対角線方向の2つの小片部の制御電極へ順方向バイアス電圧を供給し、他方の対角線方向の2つの小片部の制御電極へ逆方向バイアス電圧を供給すると、一方の対角線方向の小片部が導電性に変わり、平面アンテナ本体部と、導電性に変った小片部とが電気的に接続され、他方の対角線方向の小片部は、絶縁性を有した状態となるので、右旋偏波又は左旋偏波の特性を示す円偏波のアンテナ体を構成することができる。また、2つの対角線方向の四隅の制御電極に全て順方向バイアス電圧を供給すると、直線偏波のアンテナ体を構成することができる。   For example, in the planar antenna main body, small pieces having control electrodes are arranged at two diagonal corners, respectively, and a forward bias voltage is supplied to the control electrodes of the two small pieces in one diagonal direction. When a reverse bias voltage is supplied to the control electrodes of the two small pieces in the diagonal direction, one of the small pieces in the diagonal direction changes to conductivity, and the planar antenna main body and the small piece changed to conductivity become electrically The other small piece in the diagonal direction that is connected is insulative, so that a circularly polarized antenna body exhibiting the characteristics of right-handed polarization or left-handed polarization can be formed. Further, when a forward bias voltage is supplied to all the control electrodes at the four corners in the diagonal direction, a linearly polarized antenna body can be configured.

従って、平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせによって構成される3種類のアンテナ体を選択して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信することができる。これにより、電波環境に適した多入力多出力通信を実現できるようになる。   Therefore, it is possible to select three types of antenna bodies constituted by the combination of the planar antenna main body portion and the small piece portion, and to transmit / receive signals of linearly polarized wave, right-handed polarization, and left-handed polarization. Thereby, multi-input multi-output communication suitable for the radio wave environment can be realized.

本発明に係る無線通信装置の制御方法は、所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、小片部に設けられた制御電極とを備え、制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えるアンテナ装置を有して多入力多出力通信方式による信号を送受信する無線通信装置の制御方法であって、アンテナ装置の制御電極への直流バイアス電圧を設定するステップと、設定された制御電極への直流バイアス電圧によって構成される平面アンテナの通信品質を検出するステップと、検出された平面アンテナの通信品質に基づいて制御電極への直流バイアス電圧の設定を保持するステップと、保持された制御電極への直流バイアス電圧の設定によって通信を実行するステップとを有することを特徴とするものである。   A method for controlling a wireless communication apparatus according to the present invention includes a conductive planar antenna body having a predetermined shape and disposed on a dielectric substrate, and polarization control disposed in a diagonal direction of the planar antenna body. A semi-conductive small piece for use and a control electrode provided on the small piece, and an antenna device for switching the radiated polarization of a planar antenna by controlling the DC bias voltage supplied to the control electrode and having multiple inputs A method of controlling a wireless communication device that transmits and receives signals by a multi-output communication method, comprising a step of setting a DC bias voltage to a control electrode of an antenna device and a plane constituted by the set DC bias voltage to the control electrode Detecting the communication quality of the antenna, holding the setting of the DC bias voltage to the control electrode based on the detected communication quality of the planar antenna, and the held control It is characterized in that a step of executing communication by setting the DC bias voltage to the electrode.

本発明に係る無線通信装置の制御方法によれば、本発明に係るアンテナ装置が応用され、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部の制御電極への直流バイアス電圧を制御することにより、平面アンテナ本体部の放射偏波を切り替えるようになされる。   According to the control method of the wireless communication apparatus according to the present invention, the antenna apparatus according to the present invention is applied to the control electrode of the semiconductive small piece part for polarization control arranged in the diagonal direction of the planar antenna body part. By controlling the direct current bias voltage, the radiation polarization of the planar antenna main body is switched.

例えば、制御電極への直流バイアス電圧の設定を保持する際に、当該制御電極への直流バイアス電圧を設定し、ここに設定された制御電極への直流バイアス電圧によって構成される平面アンテナの通信品質を検出し、ここに検出された平面アンテナの通信品質が最適であるか否かを判別し、最適であると判別された制御電極への直流バイアス電圧の設定を更新保持するようになされる。   For example, when holding the setting of the DC bias voltage to the control electrode, the DC bias voltage to the control electrode is set, and the communication quality of the planar antenna configured by the DC bias voltage to the control electrode set here Is detected, and it is determined whether or not the communication quality of the detected planar antenna is optimal, and the setting of the DC bias voltage to the control electrode determined to be optimal is updated and held.

従って、平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせによって構成される3種類のアンテナ体から選択された、しかも、最適な状態に設定された平面アンテナを利用して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信することができる。これにより、電波環境に適した多入力多出力通信を実現できるようになる。   Therefore, a linearly polarized wave and a right-handed polarized wave are selected using a planar antenna selected from three types of antenna bodies composed of a combination of a planar antenna body and a small piece, and set to an optimum state. And a signal of left-handed polarization can be transmitted and received. Thereby, multi-input multi-output communication suitable for the radio wave environment can be realized.

本発明に係るコンピュータ処理可能なプログラムは、所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、小片部に設けられた制御電極とを備え、制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えるアンテナ装置を有して多入力多出力通信方式による信号を送受信する無線通信装置用の制御プログラムであって、アンテナ装置の制御電極への直流バイアス電圧を設定するステップと、設定された制御電極への直流バイアス電圧によって構成される平面アンテナの通信品質を検出するステップと、検出された平面アンテナの通信品質に基づいて制御電極への直流バイアス電圧の設定を保持するステップと、保持された制御電極への直流バイアス電圧の設定によって通信を実行するステップとを有することを特徴とするものである。   A computer-processable program according to the present invention includes a conductive planar antenna body having a predetermined shape and disposed on a dielectric substrate, and a polarization control disposed in a diagonal direction of the planar antenna body. Having a semi-conductive small piece portion and a control electrode provided on the small piece portion, and having an antenna device for switching a radiation polarization of a planar antenna by controlling a DC bias voltage supplied to the control electrode. A control program for a wireless communication device that transmits and receives signals in accordance with an output communication method, and includes a step configured to set a DC bias voltage to a control electrode of an antenna device and a DC bias voltage to the set control electrode A step of detecting the communication quality of the antenna and a step of maintaining the setting of the DC bias voltage to the control electrode based on the detected communication quality of the planar antenna. When, is characterized in that a step of executing communication by setting the DC bias voltage to the held control electrode.

本発明に係るコンピュータ処理可能なプログラムの記録媒体は、所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、当該平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、この小片部に設けられた制御電極とを備え、制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えるアンテナ装置を有して多入力多出力通信方式による信号を送受信する無線通信装置用の制御プログラムを記述した記録媒体であって、請求項14又は/及び15に記載のプログラムを記述して構成されることを特徴とするものである。   A recording medium for a computer-processable program according to the present invention has a conductive planar antenna body having a predetermined shape and disposed on a dielectric substrate, and is disposed in a diagonal direction of the planar antenna body. A semi-conductive small piece for polarization control and a control electrode provided on the small piece, and an antenna device for switching the radiation polarization of the planar antenna by controlling the DC bias voltage supplied to the control electrode. A recording medium in which a control program for a wireless communication apparatus that transmits and receives signals in a multi-input multi-output communication system is described, and is configured by describing the program according to claim 14 and / or 15. It is what.

本発明に係るコンピュータ処理可能なプログラム及びその記録媒体によれば、例えば、マイコン、CPU、信号処理LSI等で実行可能なプログラムであって、平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせによって構成される3種類のアンテナ体から選択された、しかも、最適な状態に設定された平面アンテナを利用して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信することができる。   According to the computer-processable program and the recording medium thereof according to the present invention, for example, a program that can be executed by a microcomputer, CPU, signal processing LSI, etc. Using a planar antenna selected from three types of antenna bodies and set in an optimum state, signals of linearly polarized wave, right-handed polarized wave and left-handed polarized wave can be transmitted and received.

本発明に係るアンテナ装置によれば、平面アンテナ本体部の対角線方向に偏波制御用の導電性の小片部が配置され、この小片部に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えるものである。   According to the antenna device of the present invention, the conductive small piece for polarization control is arranged in the diagonal direction of the planar antenna main body, and the direct current bias voltage supplied to the small piece is controlled to control the radiation deviation of the planar antenna. The wave is to be switched.

この構成によって、平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせを選択できるので、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の3種類のアンテナを1つの構造体で構成することができる。従って、放射偏波切替機能付きのアンテナ装置を電波環境に適した多入力多出力通信システムに十分応用することができる。   With this configuration, a combination of the planar antenna main body portion and the small piece portion can be selected, so that three types of antennas of linearly polarized waves, right-handed polarized waves, and left-handed polarized waves can be configured with one structure. Therefore, the antenna device with the radiation polarization switching function can be sufficiently applied to a multi-input multi-output communication system suitable for a radio wave environment.

本発明に係る無線通信装置及びその制御方法によれば、本発明に係るアンテナ装置が応用され、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部の制御電極への直流バイアス電圧を制御することにより、平面アンテナ本体部の放射偏波を切り替えるようになされる。   According to the wireless communication device and the control method thereof according to the present invention, the antenna device according to the present invention is applied, and the control electrode of the semiconductive small piece for polarization control disposed in the diagonal direction of the planar antenna body portion By controlling the direct current bias voltage, the radiation polarization of the planar antenna main body is switched.

この構成によって、平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせによって構成される3種類のアンテナ体から選択された、しかも、最適な状態に設定された平面アンテナを利用して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信することができる。従って、電波環境に適した多入力多出力通信を実現できるようになる。   With this configuration, using a planar antenna selected from three types of antennas composed of a combination of a planar antenna body and a small piece, and using a planar antenna set to an optimum state, linear polarization, clockwise rotation Polarized and left-hand polarized signals can be transmitted and received. Therefore, multi-input multi-output communication suitable for the radio wave environment can be realized.

本発明に係るコンピュータ処理可能なプログラム及びその記録媒体によれば、平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせによって構成される3種類のアンテナ体から選択された、しかも、最適な状態に設定された平面アンテナを利用して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信することができる。   According to the computer-processable program and its recording medium according to the present invention, it is selected from three types of antenna bodies constituted by a combination of a planar antenna main body portion and a small piece portion, and is set in an optimum state. Using a planar antenna, signals of linearly polarized wave, right-handed polarized wave and left-handed polarized wave can be transmitted and received.

続いて、この発明に係るアンテナ装置、無線通信装置、その制御方法、コンピュータ処理可能なプログラム及びその記録媒体の一実施例について、図面を参照しながら説明をする。   Next, an embodiment of an antenna device, a wireless communication device, a control method thereof, a computer processable program and a recording medium thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明に係る第1の実施例としてのアンテナ装置100の構成例を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an antenna device 100 as a first embodiment according to the present invention.

図1に示すアンテナ装置100は、複数の平面アンテナを使用した多入力多出力(Multi Input Multi Output:以下MIMOという)通信方式による信号を同時に送受信するアンテナやそれを応用した無線通信装置に適用して好適である。アンテナ装置100は、平面アンテナ本体部の一例となる導電性の主励振素子11が絶縁性の基板19上に配置されて構成される。主励振素子11は、例えば、四隅が切り落とされた八角形の方形パッチパターン形状を有している。基板19は長さがLで幅がWである。主励振素子11は長さがL’(L’<L)で幅がW’(W’<W)である。主励振素子11には、厚みtの銅や、白銅、燐青銅、黄銅、SUS、金等の金属材料が使用され、主励振素子11は、銅箔基板のエッチング法や、樹脂への金属メッキ法、金属箔の貼り付け技術等により形成される。   The antenna device 100 shown in FIG. 1 is applied to an antenna that simultaneously transmits and receives signals using a multi-input multi-output (hereinafter referred to as MIMO) communication method using a plurality of planar antennas and a wireless communication device that applies the antenna. It is preferable. The antenna device 100 is configured by disposing a conductive main excitation element 11, which is an example of a planar antenna main body, on an insulating substrate 19. The main excitation element 11 has, for example, an octagonal rectangular patch pattern shape with four corners cut off. The substrate 19 has a length L and a width W. The main excitation element 11 has a length L ′ (L ′ <L) and a width W ′ (W ′ <W). The main excitation element 11 is made of a metal material such as copper having a thickness t, white copper, phosphor bronze, brass, SUS, or gold, and the main excitation element 11 is formed by etching a copper foil substrate or metal plating on a resin. It is formed by a method, a metal foil attaching technique, or the like.

主励振素子11の対角線方向には、絶縁領域を挟んで小片部の一例となる偏波制御用の三角形状の副励振素子(縮退分離素子又は摂動素子:切り欠き部)が配置されている。副励振素子12a〜12dは主励振素子11と同様な金属材料から構成される。副励振素子12a〜12dは、例えば、正方形状の主励振素子11の四隅を切り欠いて、下部の絶縁性の基板19が露出するように素子分離することにより作成される。切り欠きはエッチングでもグラインダにより溝を切る方法でも何でもよい。   In the diagonal direction of the main excitation element 11, a triangular auxiliary excitation element (degenerate separation element or perturbation element: notch part) for polarization control, which is an example of a small piece part, is disposed across the insulating region. The sub excitation elements 12 a to 12 d are made of the same metal material as that of the main excitation element 11. The auxiliary excitation elements 12a to 12d are formed by, for example, separating the elements so that the lower insulating substrate 19 is exposed by cutting out the four corners of the square main excitation element 11. The notch may be any method such as etching or a method of cutting a groove by a grinder.

この例では、主励振素子11と各々の四隅の副励振素子12a〜12dとの間にはスイッチSW1〜SW4が実装(接続)され、当該スイッチSW1〜SW4をオン/オフ制御して平面アンテナ(以下方形パッチアンテナという)の放射偏波を切り換えるようになされる。スイッチSW1〜SW4は半導体能動素子から構成される。半導体能動素子には、p型又はn型の電界効果型のトランジスタや、npn型又はpnp型のバイポーラトランジスタが使用される。スイッチSW1〜SW4には半導体能動素子の他に、機械的な駆動機構を有するスイッチ、例えば、マイクロ電子(機械)システム(MEMS:Micro Electromechanical System)スイッチであってもよい。   In this example, switches SW1 to SW4 are mounted (connected) between the main excitation element 11 and the auxiliary excitation elements 12a to 12d at the four corners, and the planar antenna ( The radiation polarization of the rectangular patch antenna) is switched. The switches SW1 to SW4 are composed of semiconductor active elements. As the semiconductor active element, a p-type or n-type field effect transistor or an npn-type or pnp-type bipolar transistor is used. In addition to the semiconductor active elements, the switches SW1 to SW4 may be switches having a mechanical driving mechanism, for example, a micro electromechanical system (MEMS) switch.

スイッチSW1〜SW4に電界効果型のトランジスタを使用する場合は、例えば、ソースが主励振素子11に接続され、ドレインが副励振素子12a等に接続される。ソース・ドレインの接続方法は反対でもよい。オン/オフ制御は、ゲート電圧を制御することで実行される。スイッチSW1〜SW4にバイポーラトランジスタを使用する場合は、例えば、コレクタが主励振素子11に接続され、エミッタが副励振素子12a等に接続される。コレクタ・エミッタの接続方法は反対でもよい。オン/オフ制御は、ベース電流を制御することで実行される。   When field effect transistors are used for the switches SW1 to SW4, for example, the source is connected to the main excitation element 11, and the drain is connected to the sub excitation element 12a and the like. The source / drain connection method may be reversed. The on / off control is executed by controlling the gate voltage. When bipolar transistors are used for the switches SW1 to SW4, for example, the collector is connected to the main excitation element 11, and the emitter is connected to the sub excitation element 12a and the like. The collector-emitter connection method may be reversed. The on / off control is executed by controlling the base current.

基板19には4個の制御端子13a〜13dが設けられる。制御端子13aはスイッチSW1の制御電極(ゲート又はベース)にチョークコイル14aを介して接続される。制御電極と、図示しない接地(GND)パターンとの間には、バイパスコンデンサ15aが接続される。チョークコイル14a及びバイパスコンデンサ(パスコン)15a等は、高周波電流の周り込みを防ぐためのフィルタを構成し、必要に応じて直流系線路に接続され、フィルタは適当な位置にレイアウト(配置)される。   The substrate 19 is provided with four control terminals 13a to 13d. The control terminal 13a is connected to the control electrode (gate or base) of the switch SW1 via the choke coil 14a. A bypass capacitor 15a is connected between the control electrode and a ground (GND) pattern (not shown). The choke coil 14a, the bypass capacitor (pass capacitor) 15a, and the like constitute a filter for preventing a high-frequency current from entering and is connected to a DC line as necessary, and the filter is laid out (arranged) at an appropriate position. .

接地パターンは、基板裏面側に設けられる。バイパスコンデンサ15aはスルーホールを介して接地パターンに接続される。他の制御端子13b〜13dについても、同様にしてスイッチSW2〜SW4の制御電極に各々チョークコイル14b,14c,14d等を介して接続される。バイパスコンデンサ15b,15c,15dも同様にして接続される。上述のスイッチSW1〜SW4と、方形パッチアンテナの主励振素子11や、副励振素子12a〜12d、直流系線路、接地パターン等の各制御端子13a〜13dは、ワイヤボンディングによるフェースアップ実装又はバンプによるフェースダウン実装法等により接続される。   The ground pattern is provided on the back side of the substrate. The bypass capacitor 15a is connected to the ground pattern through a through hole. Similarly, the other control terminals 13b to 13d are connected to the control electrodes of the switches SW2 to SW4 via the choke coils 14b, 14c, 14d and the like, respectively. The bypass capacitors 15b, 15c, and 15d are connected in the same manner. The above-described switches SW1 to SW4, the main excitation element 11 of the rectangular patch antenna, the sub excitation elements 12a to 12d, the DC line, the ground pattern, and other control terminals 13a to 13d are mounted by face bonding by wire bonding or bumps. Connected by face-down mounting method or the like.

スイッチSW1〜SW4を駆動する直流電圧(以下スイッチ駆動電圧又はスイッチ制御信号S11〜S14、S21〜S24という)は、制御電極と接地パターンとの間に供給される。制御端子13a〜13d及び接地パターンには図示しない制御ユニット(スイッチコントローラ)が接続され、スイッチSW1〜SW4に関して、対角線方向のスイッチSW1と、SW3、SW2とSW4毎等のようにペアにスイッチ駆動電圧を供給するようになされる。この方形パッチアンテナは、例えば、新井宏之著、「新アンテナ工学」、総合電子出版(1996)に示されるような右旋・左旋偏波等の円偏波放射や直線偏波放射等をするようになされる。   A DC voltage for driving the switches SW1 to SW4 (hereinafter referred to as switch drive voltage or switch control signals S11 to S14, S21 to S24) is supplied between the control electrode and the ground pattern. A control unit (switch controller) (not shown) is connected to the control terminals 13a to 13d and the ground pattern. With respect to the switches SW1 to SW4, switch driving voltages are paired as in the diagonal switches SW1, SW3, SW2, and SW4. Is made to supply. This rectangular patch antenna, for example, emits circularly polarized radiation such as right-handed and left-handed polarized waves as shown in Hiroyuki Arai, “New Antenna Engineering”, General Electronic Publishing (1996), and linearly polarized radiation. To be made.

図2A及びBは、アンテナ装置100の構造例を示す上面図及びそのX1−X1矢視断面図である。図3A〜Cは、アンテナ装置100の積層構造例を示す分解上面図である。   2A and 2B are a top view showing a structural example of the antenna device 100 and a cross-sectional view taken along line X1-X1 thereof. 3A to 3C are exploded top views showing examples of the laminated structure of the antenna device 100. FIG.

図2Aにおいて、アンテナ装置100は、スイッチSW1〜SW4、正方形状の絶縁性の基板19、八角形状の主励振素子11及び三角形状の副励振素子12a〜12dを有している。図2Bにおいて、スイッチSW1〜SW4は、主励振素子11及び副励振素子12a〜12dの間の絶縁領域を橋架するように配置される。   2A, the antenna device 100 includes switches SW1 to SW4, a square-shaped insulating substrate 19, an octagonal main excitation element 11, and triangular sub-excitation elements 12a to 12d. In FIG. 2B, the switches SW1 to SW4 are arranged so as to bridge an insulating region between the main excitation element 11 and the sub excitation elements 12a to 12d.

図3Aに示すアンテナ装置100は三層構造を有しており、その第1層目は、絶縁性の基板19、導電性の主励振素子11、副励振素子12a〜12d及びスイッチSW1〜SW4を有している。第1層目の絶縁性の基板19a上には主励振素子11及び副励振素子12a〜12dが配置され、主励振素子11と各々の副励振素子12a〜12dの間にはスイッチSW1〜SW4が接続されて構成される。主励振素子11の下方にはRF給電点(スルーホール16e)が設けられる。   The antenna device 100 shown in FIG. 3A has a three-layer structure. The first layer includes an insulating substrate 19, a conductive main excitation element 11, sub-excitation elements 12a to 12d, and switches SW1 to SW4. Have. The main excitation element 11 and the sub excitation elements 12a to 12d are disposed on the insulating substrate 19a of the first layer, and switches SW1 to SW4 are provided between the main excitation element 11 and each of the sub excitation elements 12a to 12d. Connected and configured. An RF feed point (through hole 16e) is provided below the main excitation element 11.

図3Bに示す第2層目には、絶縁性の基板19b及びマイクロストリップライン18が設けられ、第1層目の絶縁性の基板19aに設けられたスルーホール16eを介して主励振素子11に接続される。マイクロストリップライン18は、50Ωの特性インピーダンスを有しており、第1層目及び第2層目の絶縁性の基板19a,19bに挟まれる状態で配置される。マイクロストリップライン18には給電端子(給電回路)が設けられ、無線通信装置の高周波回路等に接続され、送信信号を給電又は受信信号を引き込むようになされる。図3Cに示す第3層目は、第2層目の絶縁性の基板19bの裏面全面に設けられた接地パターン17(GND層)から構成される。これにより、三層構造のアンテナ装置100を構成するようになる。   In the second layer shown in FIG. 3B, an insulating substrate 19b and a microstrip line 18 are provided. The main excitation element 11 is connected to the main excitation element 11 through a through hole 16e provided in the first insulating substrate 19a. Connected. The microstrip line 18 has a characteristic impedance of 50Ω and is arranged in a state sandwiched between the first and second insulating substrates 19a and 19b. The microstrip line 18 is provided with a power supply terminal (power supply circuit), and is connected to a high-frequency circuit or the like of the wireless communication device so as to supply a transmission signal or draw a reception signal. The third layer shown in FIG. 3C includes a ground pattern 17 (GND layer) provided on the entire back surface of the second insulating substrate 19b. Accordingly, the antenna device 100 having a three-layer structure is configured.

ここで、三層構造のアンテナ装置100の製造方法について説明をする。まず、絶縁性の基板の一方の面に銅箔を有した正方形状の片面銅箔基板を準備し、この銅箔上に主励振素子用として八角形状に、及び、副励振素子用として三角形状にレジストを塗布してパターンニングする。主励振素子11及び副励振素子12a〜12d等の間に絶縁領域を確保するために、レジストを塗布しないようになされる。これらのレジストをマスクにして余分な銅箔を所定のエッチング液により除去する。これにより、片面銅箔基板を八角形状の主励振素子11と三角形状の副励振素子12a〜12dとに素子分離することができる。   Here, a manufacturing method of the antenna device 100 having a three-layer structure will be described. First, a square single-sided copper foil substrate having a copper foil on one surface of an insulating substrate was prepared, and an octagonal shape for the main excitation element and a triangular shape for the auxiliary excitation element on this copper foil. A resist is applied to the substrate and patterned. In order to secure an insulating region between the main excitation element 11 and the sub excitation elements 12a to 12d, a resist is not applied. Using these resists as a mask, excess copper foil is removed with a predetermined etching solution. Thereby, a single-sided copper foil board | substrate can be element-separated into the octagon-shaped main excitation element 11 and the triangular-shaped sub excitation elements 12a-12d.

次に、主励振素子11に至る所定の口径のスルーホールを形成する。スルーホールはドリル等により開口する。スルーホール16eの口径は、導電部材を形成できる程度を確保できればよい。これにより、一方の面に主励振素子11及び副励振素子12a〜12dを有し、かつ、主励振素子11から裏面へ至る所定の口径のスルーホール16eを有した第1の基板19aを形成することができる。   Next, a through hole having a predetermined diameter reaching the main excitation element 11 is formed. The through hole is opened by a drill or the like. The diameter of the through hole 16e only needs to ensure a level that can form a conductive member. Thus, the first substrate 19a having the main excitation element 11 and the sub excitation elements 12a to 12d on one surface and the through hole 16e having a predetermined diameter from the main excitation element 11 to the back surface is formed. be able to.

次に、絶縁性の基板の両面に銅箔を有した正方形状の両面銅箔基板を準備し、一方の面の銅箔上にマイクロストリップライン用として所定形状のレジストを塗布してパターンニングする。レジストは上述のスルーホール16eと位置合わせして塗布する。他方の面の銅箔は全面にレジストを塗布して置く。これらのレジストをマスクにして余分な銅箔を所定のエッチング液により除去する。これにより、一方の面にマイクロストリップライン18を有し、他方の面に接地パターン17を有した第2の基板19bを形成することができる。もちろん、これに限られることはなく、片面銅箔基板の銅箔非形成面にマイクロストリップライン相当の銅箔等を貼り付けて形成してもよい。   Next, a square double-sided copper foil substrate having copper foil on both sides of an insulating substrate is prepared, and a resist of a predetermined shape is applied to the copper foil on one side for patterning and patterned. . The resist is applied in alignment with the through hole 16e described above. The copper foil on the other surface is coated with a resist on the entire surface. Using these resists as a mask, excess copper foil is removed with a predetermined etching solution. Thereby, the second substrate 19b having the microstrip line 18 on one surface and the ground pattern 17 on the other surface can be formed. Of course, the present invention is not limited to this, and a copper foil or the like equivalent to a microstrip line may be attached to the surface of the single-sided copper foil substrate on which the copper foil is not formed.

その後、主励振素子11、副励振素子12a〜12d及びスルーホール16eを有した第1の基板19aと、マイクロストリップライン18及び接地パターン17を有した第2の基板19bとを所定の接着剤を使用して張合わせる。接合面は、第1の基板19aで主励振素子11及び副励振素子12a〜12dを有していない面と、第2の基板19bでマイクロストリップライン18を有した面とする。更に、スルーホール内に導電部材を充填又はメッキ法により施して、主励振素子11とマイクロストリップライン18とを電気的に接続する。   Thereafter, the first substrate 19a having the main excitation element 11, the sub excitation elements 12a to 12d, and the through hole 16e, and the second substrate 19b having the microstrip line 18 and the ground pattern 17 are bonded with a predetermined adhesive. Use them together. The bonding surfaces are a surface that does not have the main excitation element 11 and the sub excitation elements 12a to 12d on the first substrate 19a, and a surface that has the microstrip line 18 on the second substrate 19b. Further, a conductive member is filled in the through hole or plated to electrically connect the main excitation element 11 and the microstrip line 18.

次に、主励振素子11と副励振素子12a〜12dとの間にスイッチSW1〜SW4を接続する。スイッチSW1〜SW4にはp型又はn型の電界効果型のトランジスタや、npn型又はpnp型のバイポーラトランジスタ等の半導体能動素子が使用される。スイッチSW1〜SW4には、半導体能動素子に限られることはなく、機械的な駆動機構を有するスイッチを用いて構成してもよい(実施例2を参照)。これらの素子間は、ワイヤボンディングによるフェースアップ実装又はバンプによるフェースダウン実装法等により接続する。これにより、三層構造のアンテナ装置100を製造することができる。   Next, the switches SW1 to SW4 are connected between the main excitation element 11 and the sub excitation elements 12a to 12d. For the switches SW1 to SW4, semiconductor active elements such as p-type or n-type field effect transistors or npn-type or pnp-type bipolar transistors are used. The switches SW1 to SW4 are not limited to semiconductor active elements, and may be configured using switches having a mechanical drive mechanism (see Example 2). These elements are connected by face-up mounting using wire bonding or face-down mounting using bumps. Thereby, the antenna device 100 having a three-layer structure can be manufactured.

このように、第1の実施例として三層構造のアンテナ装置100によれば、主励振素子11で2つの対角線方向のそれぞれの隅にスイッチSW1、SW2,SW3,SW4が配置され、一方の対角線方向の2つのスイッチSW1及びSW3をオンし、他方の対角線方向の2つのスイッチSW2及びSW4をオフする。このようにスイッチSW1〜SW4をオン/オフ制御すると、主励振素子11と、一方の対角線方向の副励振素子12a、12cとが電気的に接続され、他方の対角線方向の副励振素子12b、12dは、絶縁された状態となるので、右旋偏波又は左旋偏波の特性を示す円偏波のアンテナ体を構成することができる。   Thus, according to the antenna device 100 having the three-layer structure as the first embodiment, the switches SW1, SW2, SW3, and SW4 are arranged at the respective corners in the two diagonal directions in the main excitation element 11, and one diagonal line is provided. The two switches SW1 and SW3 in the direction are turned on, and the two switches SW2 and SW4 in the other diagonal direction are turned off. When the switches SW1 to SW4 are controlled to be turned on / off in this way, the main excitation element 11 and one of the diagonal sub-excitation elements 12a and 12c are electrically connected, and the other diagonal sub-excitation element 12b and 12d. Since they are in an insulated state, a circularly polarized antenna body exhibiting the characteristics of right-handed polarization or left-handed polarization can be formed.

また、対角線方向の四隅のスイッチSW1〜SW4を全てオンすると、水平偏波及び垂直偏波が直交する直線偏波のアンテナ体を構成することができる。このようなスイッチSW1〜SW4のオン/オフ制御によって、主励振素子11と副励振素子12a〜12dとの組み合わせることができ、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の3種類のアンテナを1つの構造体で構成できるようになる。これにより、放射偏波切替機能付きのアンテナ装置10を電波環境に適したMIMO通信システムに十分応用できるようになる。   Further, when all the switches SW1 to SW4 at the four corners in the diagonal direction are turned on, a linearly polarized antenna body in which the horizontal polarization and the vertical polarization are orthogonal to each other can be configured. By such on / off control of the switches SW1 to SW4, the main excitation element 11 and the sub excitation elements 12a to 12d can be combined, and three types of antennas of linearly polarized wave, right-handed polarized wave, and left-handed polarized wave are provided. A single structure can be used. As a result, the antenna device 10 with the radiation polarization switching function can be sufficiently applied to a MIMO communication system suitable for a radio wave environment.

図4は、第2の実施例としてのアンテナ装置200の構成例を示す上面図である。図4に示すアンテナ装置200は、主励振素子11と副励振素子12a〜12dとの間にスイッチ素子として、MEMS(Micro Electromechanical Systems)スイッチSW1’〜SW4’が実装(接続)され、当該MEMSスイッチSW1’〜SW4’をオン/オフ制御して方形パッチアンテナの放射偏波を切り換えるようになされる。なお、第1の実施例と同じ名称及び符号のものは同じ機能を有するためその説明を省略する。   FIG. 4 is a top view illustrating a configuration example of the antenna device 200 as the second embodiment. In the antenna device 200 shown in FIG. 4, MEMS (Micro Electromechanical Systems) switches SW1 ′ to SW4 ′ are mounted (connected) as switch elements between the main excitation element 11 and the sub excitation elements 12a to 12d. SW1 ′ to SW4 ′ are turned on / off to switch the radiation polarization of the rectangular patch antenna. In addition, since the thing of the same name and code | symbol as 1st Example has the same function, the description is abbreviate | omitted.

図5A〜Cは、MEMSスイッチSW1’等の構成例及びその動作例を示す上面図及び断面図である。
図5Aに示すMEMSスイッチSW1’は、主励振素子11と各々の副励振素子12a〜12dとの間の絶縁領域に設けられる。例えば、MEMSスイッチSW1’は、シリコン(Si)基板21、可動部22、電圧印加電極23、接点24a及び24bを有して構成される。可動部22はその一端側がSi基板21に取付けられ、例えば、その一端を支点にして上下に可動可能なダイヤフラム構造を有している。可動部22の他端側には接点24aが設けられ、この接点24aは副励振素子12a等に電気的に接続される。Si基板側にも接点24bが設けられ、この接点24bは主励振素子11に電気的に接続される。Si基板側の接点24bは、可動部側の接点24aと対峙する位置に設けられる。
5A to 5C are a top view and a cross-sectional view showing a configuration example and an operation example of the MEMS switch SW1 ′ and the like.
The MEMS switch SW1 ′ illustrated in FIG. 5A is provided in an insulating region between the main excitation element 11 and each of the sub excitation elements 12a to 12d. For example, the MEMS switch SW1 ′ includes a silicon (Si) substrate 21, a movable portion 22, a voltage application electrode 23, and contacts 24a and 24b. One end side of the movable portion 22 is attached to the Si substrate 21 and has, for example, a diaphragm structure that can move up and down with the one end as a fulcrum. A contact 24a is provided on the other end side of the movable portion 22, and the contact 24a is electrically connected to the auxiliary excitation element 12a and the like. A contact 24 b is also provided on the Si substrate side, and this contact 24 b is electrically connected to the main excitation element 11. The contact 24b on the Si substrate side is provided at a position facing the contact 24a on the movable part side.

Si基板21上には電圧印加電極(制御電極)23が設けられ、この電圧印加電極23にはスイッチ駆動電圧が印加される。電圧印加電極23に所定のスイッチ駆動電圧を印加すると、可動部22がクーロン力によって電圧印加電極側に引き込まれる。この結果、可動部側の接点24aと、Si基板側の接点24bとが接触し、主励振素子11と副励振素子12a等とが電気的に接続するようになされる。   A voltage application electrode (control electrode) 23 is provided on the Si substrate 21, and a switch drive voltage is applied to the voltage application electrode 23. When a predetermined switch drive voltage is applied to the voltage application electrode 23, the movable portion 22 is drawn to the voltage application electrode side by the Coulomb force. As a result, the contact 24a on the movable portion side contacts with the contact 24b on the Si substrate side, and the main excitation element 11 and the sub excitation element 12a are electrically connected.

このように第2の実施例としてのアンテナ装置200によれば、MEMSスイッチSW1’を主励振素子11とその四隅の各々の副励振素子12a〜12dとの間に接続される。これにより、第1の実施例と同様にして、右旋・左旋偏波等の円偏波及び直線偏波放射をするアンテナ装置を構成できるようなる。   As described above, according to the antenna device 200 as the second embodiment, the MEMS switch SW1 'is connected between the main excitation element 11 and the sub excitation elements 12a to 12d at the four corners. As a result, as in the first embodiment, an antenna device that emits circularly polarized waves such as right-handed and left-handed polarized waves and linearly polarized radiation can be configured.

図6は、第3の実施例としてのアンテナ装置300の構成例を示す図である。図6に示すアンテナ装置300は、複数の平面アンテナを使用したMIMO通信方式による信号を同時に送受信するアンテナやそれを応用した無線通信装置に適用して好適である。アンテナ装置300は、導電性の主励振素子31が絶縁性の基板19上に配置されて構成される。主励振素子31は円形状を有している。基板19は長さがLで幅がWである。主励振素子31の直径はDφ(Dφ<L,W)である。主励振素子31の素材及びその製造方法は、第1の実施例で説明した通りである。   FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of an antenna device 300 as the third embodiment. The antenna apparatus 300 shown in FIG. 6 is suitable for application to an antenna that simultaneously transmits and receives signals in a MIMO communication scheme using a plurality of planar antennas and a radio communication apparatus to which the antenna is applied. The antenna device 300 is configured by disposing a conductive main excitation element 31 on an insulating substrate 19. The main excitation element 31 has a circular shape. The substrate 19 has a length L and a width W. The diameter of the main excitation element 31 is Dφ (Dφ <L, W). The material of the main excitation element 31 and the manufacturing method thereof are as described in the first embodiment.

絶縁性の基板19の対角線方向であって、円形状の主励振素子31の中心に原点を規定したとき、その原点を基準にして、対角線方向に沿うように、90°毎の円周上(所定の位置)において、絶縁領域を挟んで小片部の一例となる偏波制御用の方形形状の副励振素子12a〜12d(又は摂動素子:切り欠き部)が配置されている。副励振素子12a〜12dは主励振素子31と同様な金属材料から構成される。副励振素子12a〜12dの作成方法は、例えば、円形状の主励振素子31の所定の位置をコ字状に切り欠いて、下部の絶縁性の基板19が露出するように素子分離することにより行われる。切り欠きはエッチングでもグラインダにより溝を切る方法でも何でもよい。   When the origin is defined in the diagonal direction of the insulating substrate 19 and at the center of the circular main excitation element 31, on the circumference of every 90 ° along the diagonal direction with respect to the origin ( In a predetermined position), rectangular control sub-excitation elements 12a to 12d (or perturbation elements: notch portions) for polarization control, which are examples of small pieces, are arranged with an insulating region interposed therebetween. The sub excitation elements 12 a to 12 d are made of the same metal material as the main excitation element 31. For example, the sub-excitation elements 12a to 12d are formed by separating the elements so that the lower insulating substrate 19 is exposed by cutting out a predetermined position of the circular main excitation element 31 in a U shape. Done. The notch may be any method such as etching or a method of cutting a groove by a grinder.

この例では、主励振素子31と円周上の各々の位置の副励振素子12a〜12dとの間にはスイッチSW1〜SW4が実装(接続)され、当該スイッチSW1〜SW4をオン/オフ制御して平面アンテナ(以下円形パッチアンテナという)の放射偏波を切り換えるようになされる。スイッチSW1〜SW4は第1の実施例と同様にして、半導体能動素子から構成される。半導体能動素子には、p型又はn型の電界効果型のトランジスタや、npn型又はpnp型のバイポーラトランジスタが使用される。もちろん、スイッチSW1〜SW4には半導体能動素子の他に、機械的な駆動機構を有するスイッチ又は第2の実施例で説明したMEMSスイッチSW1’であってもよい。   In this example, switches SW1 to SW4 are mounted (connected) between the main excitation element 31 and the auxiliary excitation elements 12a to 12d at respective positions on the circumference, and the switches SW1 to SW4 are controlled to be turned on / off. Thus, the radiation polarization of a planar antenna (hereinafter referred to as a circular patch antenna) is switched. The switches SW1 to SW4 are composed of semiconductor active elements as in the first embodiment. As the semiconductor active element, a p-type or n-type field effect transistor or an npn-type or pnp-type bipolar transistor is used. Of course, the switches SW1 to SW4 may be a switch having a mechanical drive mechanism or the MEMS switch SW1 'described in the second embodiment in addition to the semiconductor active element.

絶縁性の基板19には第1の実施例と同様にして、4個の制御端子13a〜13dが設けられる。制御端子13aはスイッチSW1の制御電極(ゲート又はベース)にチョークコイル14aを介して接続される。制御電極と、図示しない接地パターン17との間には、バイパスコンデンサ15aが接続される。チョークコイル14a及びバイパスコンデンサ15a等は、高周波電流の周り込みを防ぐためのフィルタを構成し、必要に応じて直流系線路に接続され、フィルタは適当な位置にレイアウトされる。   As in the first embodiment, the insulating substrate 19 is provided with four control terminals 13a to 13d. The control terminal 13a is connected to the control electrode (gate or base) of the switch SW1 via the choke coil 14a. A bypass capacitor 15a is connected between the control electrode and a ground pattern 17 (not shown). The choke coil 14a, the bypass capacitor 15a, and the like constitute a filter for preventing a high-frequency current from being sneak in, and are connected to a DC system line as necessary, and the filter is laid out at an appropriate position.

接地パターン17は、第1の実施例と同様にして基板裏面側に設けられる。バイパスコンデンサ14aはスルーホール16aを介して接地パターン17に接続される。他の制御端子13b〜13dについても、同様にしてスイッチSW2〜SW4の制御電極に各々チョークコイル14b、14c,14dを介して接続される。バイパスコンデンサ15b、15c,15dも同様にして接続される。上述のスイッチSW1〜SW4と、方形パッチアンテナの主励振素子31や、副励振素子12a〜12d、直流系線路、接地パターン17等の各制御端子13a〜13dは、ワイヤボンディングによるフェースアップ実装又はバンプによるフェースダウン実装法等により接続される。   The ground pattern 17 is provided on the back side of the substrate as in the first embodiment. The bypass capacitor 14a is connected to the ground pattern 17 through the through hole 16a. Similarly, the other control terminals 13b to 13d are connected to the control electrodes of the switches SW2 to SW4 via choke coils 14b, 14c, and 14d, respectively. The bypass capacitors 15b, 15c, and 15d are connected in the same manner. The above-described switches SW1 to SW4, the main excitation element 31 of the rectangular patch antenna, the sub excitation elements 12a to 12d, the DC line, the ground pattern 17, and the like control terminals 13a to 13d are face-up mounted or bumped by wire bonding. It is connected by the face down mounting method or the like.

スイッチSW1〜SW4を駆動する直流電圧(以下スイッチ駆動電圧又はスイッチ制御信号という)は、制御電極と接地パターン17との間に供給される。制御端子13a〜13d及び接地パターン17には図示しないスイッチ制御ユニット(スイッチコントローラ)が接続され、スイッチSW1〜SW4に関して、対角線方向のスイッチSW1と、SW3、SW2とSW4毎等のようにペアにスイッチ駆動電圧を供給するようになされる。この円形パッチアンテナも第1の実施例で説明したように右旋・左旋偏波等の円偏波放射や直線偏波放射等をするようになされる。   A DC voltage for driving the switches SW <b> 1 to SW <b> 4 (hereinafter referred to as a switch driving voltage or a switch control signal) is supplied between the control electrode and the ground pattern 17. A switch control unit (switch controller) (not shown) is connected to the control terminals 13a to 13d and the ground pattern 17, and the switches SW1 to SW4 are switched in pairs such as diagonal switches SW1, SW3, SW2, and SW4. A drive voltage is supplied. This circular patch antenna is also adapted to radiate circularly polarized waves such as right-handed and left-handed polarized waves, linearly polarized radiation, etc. as described in the first embodiment.

このように、第3の実施例に係る主励振素子31が円形パッチパターンから構成されるので、第1の実施例で説明した方形パッチアンテナに限られることはなく、本発明のコンセプトに基づいて、円形パッチアンテナを有したアンテナ装置300を基本とする様々な形式の無線通信装置に応用することが可能である。   As described above, since the main excitation element 31 according to the third embodiment is configured by a circular patch pattern, the present invention is not limited to the rectangular patch antenna described in the first embodiment, and is based on the concept of the present invention. The present invention can be applied to various types of wireless communication devices based on the antenna device 300 having a circular patch antenna.

図7は、アンテナ装置100を応用した第4の実施例としての無線通信装置400の構成例を示すブロック図である。
この実施例では、N個(Nは2以上の整数)のアンテナ装置及び送受信回路を応用して、当該アンテナ装置の放射偏波を適宜制御して、使用環境に適したMIMO通信(伝送)方式を実現するようになされる。この例で、アンテナANT1及びANT2の各々には、第1の実施例で説明したアンテナ装置100が使用される。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of a wireless communication device 400 as a fourth embodiment to which the antenna device 100 is applied.
In this embodiment, N (N is an integer of 2 or more) antenna devices and transmission / reception circuits are applied to appropriately control the radiation polarization of the antenna devices, and the MIMO communication (transmission) system suitable for the usage environment Is made to realize. In this example, the antenna device 100 described in the first embodiment is used for each of the antennas ANT1 and ANT2.

図7に示す無線通信装置400は、5.2GHz帯のキャリア周波数を用いるIEEE802.11a方式や、2.4GHz帯のキャリア周波数を用いるIEEE802.11b/g方式等の家庭用の無線LANに適用して好適である。無線通信装置400は、通信制御ユニット40、高周波ユニット43、メモリ部48、2個(=N)のアンテナANT1、ANT2及び2個の送受切換スイッチ41,42を備えて、MIMO通信方式を実現するものである。高周波ユニット43は、2個の受信回路44a,44b及び2個の送信回路45a,45bを有して構成される。   The wireless communication device 400 shown in FIG. 7 is applied to a home wireless LAN such as an IEEE802.11a system using a carrier frequency of 5.2 GHz band or an IEEE802.11b / g system using a carrier frequency of 2.4 GHz band. It is preferable. The wireless communication apparatus 400 includes a communication control unit 40, a high frequency unit 43, a memory unit 48, two (= N) antennas ANT1 and ANT2, and two transmission / reception changeover switches 41 and 42, thereby realizing a MIMO communication system. Is. The high frequency unit 43 includes two receiving circuits 44a and 44b and two transmitting circuits 45a and 45b.

アンテナANT1には送受切換スイッチ41,42が接続される。送受切換スイッチ41,42は、高周波ユニット43内の受信回路44a、44b又は送信回路45a、45bのいずれか一方をアンテナANT1の給電端子(スルーホール16e)に接続するようになされる。給電端子は、マイクロストリップライン18を通してアンテナANT1の主励振素子11に接続され、送信信号を給電し、又は、受信信号を受電する(引き込む)ようになされる。   Transmission / reception changeover switches 41 and 42 are connected to the antenna ANT1. The transmission / reception change-over switches 41, 42 are configured to connect either one of the reception circuits 44a, 44b or the transmission circuits 45a, 45b in the high-frequency unit 43 to the power supply terminal (through hole 16e) of the antenna ANT1. The power supply terminal is connected to the main excitation element 11 of the antenna ANT1 through the microstrip line 18, and supplies a transmission signal or receives (draws) a reception signal.

受信回路44a及び送信回路45aは、第1のアンテナANT1を利用したMIMO通信方式により信号を送受信するための送受信回路を構成する。受信回路44aは、送受切換スイッチ41を介してアンテナANT1に接続され、当該アンテナANT1から送受切換スイッチ41を介して受信信号を取り込んでMIMO通信方式により受信処理する。   The reception circuit 44a and the transmission circuit 45a constitute a transmission / reception circuit for transmitting / receiving a signal by a MIMO communication method using the first antenna ANT1. The reception circuit 44a is connected to the antenna ANT1 via the transmission / reception changeover switch 41, takes in a reception signal from the antenna ANT1 via the transmission / reception changeover switch 41, and performs reception processing by the MIMO communication method.

送信回路45aは、送受切換スイッチ41を介してアンテナANT1に接続され、MIMO通信方式により送信信号を処理し、送受切換スイッチ41を介して送信信号をアンテナANT1に給電するようになされる。   The transmission circuit 45a is connected to the antenna ANT1 via the transmission / reception changeover switch 41, processes the transmission signal by the MIMO communication method, and feeds the transmission signal to the antenna ANT1 via the transmission / reception changeover switch 41.

アンテナANT2には送受切換スイッチ42が接続される。送受切換スイッチ42は、受信回路44b又は送信回路45bのいずれか一方をアンテナANT2の給電端子(スルーホール16e)に接続するようになされる。給電端子は、マイクロストリップライン18を通してアンテナANT2の主励振素子11に接続され、送信信号を給電し、又は、受信信号を受電する(引き込む)ようになされる。   A transmission / reception selector switch 42 is connected to the antenna ANT2. The transmission / reception changeover switch 42 is configured to connect either the reception circuit 44b or the transmission circuit 45b to the power supply terminal (through hole 16e) of the antenna ANT2. The power supply terminal is connected to the main excitation element 11 of the antenna ANT2 through the microstrip line 18, and supplies a transmission signal or receives (draws) a reception signal.

受信回路44b及び送信回路45bは、第2のアンテナANT2を利用したMIMO通信方式により信号を送受信するための送受信回路を構成する。受信回路44bは、送受切換スイッチ42を介してアンテナANT2に接続され、当該アンテナANT2から送受切換スイッチ42を介して受信信号を取り込んでMIMO通信方式により受信処理する。   The reception circuit 44b and the transmission circuit 45b constitute a transmission / reception circuit for transmitting / receiving a signal by the MIMO communication method using the second antenna ANT2. The reception circuit 44b is connected to the antenna ANT2 via the transmission / reception changeover switch 42, receives a reception signal from the antenna ANT2 via the transmission / reception changeover switch 42, and performs reception processing by the MIMO communication method.

送信回路45bは、送受切換スイッチ42を介してアンテナANT2に接続され、MIMO通信方式により送信信号を処理し、送受切換スイッチ42を介して送信信号をアンテナANT2に給電するようになされる。   The transmission circuit 45b is connected to the antenna ANT2 via the transmission / reception changeover switch 42, processes the transmission signal by the MIMO communication method, and feeds the transmission signal to the antenna ANT2 via the transmission / reception changeover switch 42.

上述のアンテナANT1、ANT2及び高周波ユニット43には、通信制御ユニット40が接続され、受信回路44aにより受信された信号の品質に応じてアンテナANT1のスイッチSW1〜SW4をオン・オフ制御すると共に、受信回路44bにより受信された信号の品質に応じてアンテナANT2のスイッチSW1〜SW4をオン・オフ制御するようになされる。   The communication control unit 40 is connected to the antennas ANT1 and ANT2 and the high frequency unit 43 described above, and the switches SW1 to SW4 of the antenna ANT1 are controlled to be turned on / off according to the quality of the signal received by the receiving circuit 44a. The switches SW1 to SW4 of the antenna ANT2 are turned on / off according to the quality of the signal received by the circuit 44b.

通信制御ユニット40は、制御装置46及びスイッチ制御回路47を有して構成される。アンテナANT1,ANT2には、スイッチ制御回路47が接続される。スイッチ制御回路47は制御装置46に接続される。制御装置46には図示しないCPU(中央処理ユニット)やMPU(マイクロ処理ユニット)、A/D変換器、D/A変換器、変調/復調(BB)回路、MAC回路、ユーザインターフェース等が使用される。   The communication control unit 40 includes a control device 46 and a switch control circuit 47. A switch control circuit 47 is connected to the antennas ANT1 and ANT2. The switch control circuit 47 is connected to the control device 46. The control device 46 uses a CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro Processing Unit), A / D converter, D / A converter, modulation / demodulation (BB) circuit, MAC circuit, user interface, etc. (not shown). The

制御装置46は、高周波ユニット43及びスイッチ制御回路47を通してアンテナANT1,ANT2を制御する。例えば、送受切換スイッチ41にスイッチ切換信号SS1を出力してアンテナANT1の送受信機能を切り換えたり、送受切換スイッチ42にスイッチ切換信号SS2を出力してアンテナANT2の送受信機能を切り換えるようになされる。   The control device 46 controls the antennas ANT1 and ANT2 through the high frequency unit 43 and the switch control circuit 47. For example, the transmission / reception switching switch 41 outputs a switch switching signal SS1 to switch the transmission / reception function of the antenna ANT1, or the transmission / reception switching switch 42 outputs a switch switching signal SS2 to switch the transmission / reception function of the antenna ANT2.

また、制御装置46は、受信回路44a,44bにより受信された受信信号の品質に応じて主励振素子11と4つの副励振素子12a〜12dとの間に接続されたスイッチSW1〜SW4のON/OFFを制御するものである。例えば、受信回路44a及び44bは受信感度(受信した電波の信号強度;Received Signal Strength Indicator;以下RSSIという)を測定する。IEEE802.11a方式の場合、受信感度は、直交検波前のAGC(自動ゲインコントロール)信号をモニタ等することで得られる。もちろん、これに限られることはなく、受信感度は復号データ検出等により得てもよい。   Further, the control device 46 turns on / off the switches SW1 to SW4 connected between the main excitation element 11 and the four sub excitation elements 12a to 12d in accordance with the quality of the reception signals received by the reception circuits 44a and 44b. It controls OFF. For example, the receiving circuits 44a and 44b measure reception sensitivity (Received Signal Strength Indicator; hereinafter referred to as RSSI). In the case of the IEEE 802.11a system, the reception sensitivity can be obtained by monitoring an AGC (automatic gain control) signal before quadrature detection. Of course, the present invention is not limited to this, and the reception sensitivity may be obtained by detection of decoded data or the like.

制御装置46では、RSSIが一定の範囲内に入っているか否かを判別する。RSSIが一定の範囲内に入っていない場合、例えば、下限閾値よりもRSSIが低い場合や、RSSIが上限閾値を越える場合に、制御装置46は、スイッチ制御回路47へ偏波切換えを指示制御するスイッチ制御データD11を出力する。これにより、スイッチ制御回路47でアンテナANT1,ANT2の放射偏波を制御できるようになる(偏波ダイバーシティ)。   The control device 46 determines whether the RSSI is within a certain range. When the RSSI is not within a certain range, for example, when the RSSI is lower than the lower limit threshold or when the RSSI exceeds the upper limit threshold, the control device 46 instructs the switch control circuit 47 to switch the polarization. The switch control data D11 is output. As a result, the radiation polarization of the antennas ANT1 and ANT2 can be controlled by the switch control circuit 47 (polarization diversity).

制御装置46は、受信回路44a,44bにより受信された受信信号の品質に応じて送信回路45a、45bからアンテナANT1,ANT2へ給電(送信)される送信信号のサブキャリア変調方式を制御するようになされる。このサブキャリア変調方式の制御を通じて、使用環境に適したMIMO通信(伝送)方式を実現できるようになる。   The control device 46 controls the subcarrier modulation method of the transmission signal fed (transmitted) from the transmission circuits 45a and 45b to the antennas ANT1 and ANT2 according to the quality of the reception signals received by the reception circuits 44a and 44b. Made. Through this control of the subcarrier modulation scheme, a MIMO communication (transmission) scheme suitable for the usage environment can be realized.

制御装置46には、記録媒体の一例となるメモリ部48が接続される。メモリ部48には、読み出し専用メモリ(ROM)、情報の随時書き込み及び読み出し可能なメモリ(RAM)、情報の電気的な消去及び書き込み可能な読み出しメモリ(EEPROM)又はハードディスク装置(HDD)が使用される。メモリ部48には、MIMO通信方式による信号を送受信する無線通信装置用の制御プログラムが記憶される。   A memory unit 48 as an example of a recording medium is connected to the control device 46. As the memory unit 48, a read-only memory (ROM), a memory (RAM) in which information can be written and read at any time, a read memory (EEPROM) in which information can be electrically erased and written, or a hard disk device (HDD) are used. The The memory unit 48 stores a control program for a wireless communication device that transmits and receives signals using the MIMO communication method.

この制御プログラムには、アンテナANT1,ANT2の各々のスイッチSW1〜SW4のオン/オフを設定するステップと、ここに設定されたスイッチSW1〜SW4のオン/オフによって構成される方形パッチアンテナの通信品質を検出するステップと、ここに検出された方形パッチアンテナの通信品質に基づいてスイッチSW1〜SW4の設定を保持するステップと、ここに保持されたスイッチSW1〜SW4の設定によって通信を実行するステップとが含まれるものである。   In this control program, the communication quality of a rectangular patch antenna constituted by the step of setting on / off of each of the switches SW1 to SW4 of the antennas ANT1 and ANT2 and the on / off of the switches SW1 to SW4 set here. , A step of holding the settings of the switches SW1 to SW4 based on the communication quality of the square patch antenna detected here, and a step of executing communication according to the settings of the switches SW1 to SW4 held here Is included.

このメモリ部48に格納された制御プログラムを利用することで、主励振素子11、副励振素子12a〜12dとの組み合わせによって構成される3種類の方形パッチアンテナから選択され、しかも、最適な状態に設定された方形パッチアンテナを利用して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信できるようになる。   By using the control program stored in the memory unit 48, three types of rectangular patch antennas constituted by combinations of the main excitation element 11 and the sub excitation elements 12a to 12d are selected, and the optimum state is obtained. Using the set rectangular patch antenna, signals of linearly polarized wave, right-handed polarized wave and left-handed polarized wave can be transmitted and received.

上述のスイッチ制御回路47は、制御装置46からスイッチ制御データD11を入力し、スイッチ制御データD11に基づいてスイッチ選択信号S11〜S14及びS21〜S24を発生し、アンテナANT1に関して、スイッチ選択信号S11をスイッチSW1に供給し、スイッチ選択信号S12をスイッチSW2に供給する。また、そのスイッチ選択信号S13をスイッチSW3に供給し、スイッチ選択信号S14をスイッチSW4に供給する。これらのスイッチ選択信号S11〜S14に基づいて、アンテナANT1のスイッチSW1〜SW4をON/OFF制御することができる。   The switch control circuit 47 described above receives switch control data D11 from the control device 46, generates switch selection signals S11 to S14 and S21 to S24 based on the switch control data D11, and outputs the switch selection signal S11 for the antenna ANT1. The switch SW1 is supplied, and the switch selection signal S12 is supplied to the switch SW2. The switch selection signal S13 is supplied to the switch SW3, and the switch selection signal S14 is supplied to the switch SW4. Based on these switch selection signals S11 to S14, the switches SW1 to SW4 of the antenna ANT1 can be ON / OFF controlled.

スイッチ制御回路47は制御装置46からスイッチ制御データD11を入力し、アンテナANT2に関して、スイッチ選択信号S21をスイッチSW1に供給し、スイッチ選択信号S22をスイッチSW2に供給する。また、そのスイッチ選択信号S23をスイッチSW3に供給し、スイッチ選択信号S24をスイッチSW4に供給する。これらのスイッチ選択信号S21〜S24に基づいて、アンテナANT2のスイッチSW1〜SW4をON/OFF制御することができる。   The switch control circuit 47 receives the switch control data D11 from the control device 46, supplies the switch selection signal S21 to the switch SW1 and the switch selection signal S22 to the switch SW2 with respect to the antenna ANT2. The switch selection signal S23 is supplied to the switch SW3, and the switch selection signal S24 is supplied to the switch SW4. Based on these switch selection signals S21 to S24, the switches SW1 to SW4 of the antenna ANT2 can be ON / OFF controlled.

この例で、主励振素子11で2つの対角線方向のそれぞれの隅に時計回りにスイッチSW1、SW2、SW3、SW4が配置され、一方の対角線方向の2つのスイッチSW1及びSW3をオンし、他方の対角線方向の2つのスイッチSW2及びSW4をオフする。二つの対角線方向において、一方の対角線上の2つのスイッチSW2及びSW4をONし、他方の2つのスイッチSW1及びSW3をOFFにすることにより、円偏波の右旋・左旋を選択することができる。主励振素子11で2つの対角線方向のそれぞれの隅に配置された全てのスイッチSW1〜SW4をオンすることにより、直線偏波を選択することができる。   In this example, switches SW1, SW2, SW3, SW4 are arranged clockwise in the respective corners of the two diagonal directions in the main excitation element 11, and the two switches SW1 and SW3 in one diagonal direction are turned on, and the other The two switches SW2 and SW4 in the diagonal direction are turned off. In two diagonal directions, turning on the two switches SW2 and SW4 on one diagonal and turning off the other two switches SW1 and SW3 enables selection of right / left rotation of circular polarization. . By turning on all the switches SW1 to SW4 arranged at the respective corners in the two diagonal directions with the main excitation element 11, linearly polarized waves can be selected.

Figure 2006340235
表1は、4個のスイッチSW1〜SW4の組み合わせと、そのアンテナ装置の動作例を示している。表1によれば、アンテナANT1による方形パッチアンテナのスイッチSW1及びSW3がONで、ANT1のスイッチSW2及びSW4がOFFである場合は、ANT1が右旋偏波(RHCP)となる。アンテナANT2による方形パッチアンテナ(以下ANT2という)のスイッチSW1及びSW3がOFFで、ANT2のスイッチSW2及びSW4がONである場合は、ANT2が左旋偏波(LHCP)となる。
Figure 2006340235
Table 1 shows a combination of four switches SW1 to SW4 and an operation example of the antenna device. According to Table 1, when the switches SW1 and SW3 of the rectangular patch antenna by the antenna ANT1 are ON and the switches SW2 and SW4 of the ANT1 are OFF, ANT1 is right-handed polarized wave (RHCP). When the switches SW1 and SW3 of the rectangular patch antenna (hereinafter referred to as ANT2) by the antenna ANT2 are OFF and the switches SW2 and SW4 of ANT2 are ON, ANT2 is left-handed polarized wave (LHCP).

また、ANT1のスイッチSW1及びSW3がOFFで、ANT1のスイッチSW2及びSW4がONの場合に、ANT1が左旋偏波(LHCP)である。ANT2のスイッチSW1及びSW3がONで、ANT2のスイッチSW2及びSW4がOFFの場合に、ANT2が右旋偏波(RHCP)である。   Further, when the switches SW1 and SW3 of ANT1 are OFF and the switches SW2 and SW4 of ANT1 are ON, ANT1 is left-handed polarized wave (LHCP). When the switches SW1 and SW3 of ANT2 are ON and the switches SW2 and SW4 of ANT2 are OFF, ANT2 is right-handed polarized wave (RHCP).

更に、ANT1のスイッチSW1〜SW4がいずれもONである場合は、ANT1は直線偏波(LINEAR)である。ANT2のスイッチSW1〜SW4がいずれもONである場合は、ANT2は直線偏波(LINEAR)である。上述の”ON”である場合とは、アンテナANT1やANT2等の主励振素子11と、副励振素子12a〜12dとの間が電気的に接続された状態である。幾何学等価パターンで示すと、主励振素子11と副励振素子12a〜12dとが同一平面上で一体化した状態である。反対に、”OFF”の場合とは、その逆の状態とする。等価パターンで示すと、主励振素子11の隅が欠けて、副励振素子12a〜12dが同一平面上には電気的に見えない状態である。   Further, when all the switches SW1 to SW4 of ANT1 are ON, ANT1 is linearly polarized (LINEAR). When all the switches SW1 to SW4 of ANT2 are ON, ANT2 is linearly polarized (LINEAR). The case of “ON” described above is a state in which the main excitation element 11 such as the antennas ANT1 and ANT2 and the sub excitation elements 12a to 12d are electrically connected. In the geometric equivalent pattern, the main excitation element 11 and the sub excitation elements 12a to 12d are integrated on the same plane. On the other hand, the state is the opposite of the case of “OFF”. In the equivalent pattern, the corners of the main excitation element 11 are missing, and the sub excitation elements 12a to 12d are not electrically visible on the same plane.

このように、4個のスイッチSW1〜SW4を全て”ON”にすれば、円偏波ではなくなって、直線偏波となる。即ち、アンテナANT1,ANT2による方形パッチアンテナでは、右旋偏波・左旋偏波・直線偏波の3種類を選択することが可能である。この3つの放射偏波を通信状態がベストとなるように選択してやれば、ユーザの使用する伝搬環境に最も適した伝送をすることができる。
続いて、本発明に係る無線通信装置の制御方法について説明する。図8は、アンテナ装置100を応用した無線通信装置400の制御例を示すフローチャートである。
In this way, if all the four switches SW1 to SW4 are set to “ON”, the circularly polarized wave is eliminated and the linearly polarized wave is obtained. That is, in the rectangular patch antenna using the antennas ANT1 and ANT2, three types of right-handed polarized wave, left-handed polarized wave, and linearly polarized wave can be selected. If these three radiation polarizations are selected so that the communication state is the best, transmission most suitable for the propagation environment used by the user can be performed.
Then, the control method of the radio | wireless communication apparatus which concerns on this invention is demonstrated. FIG. 8 is a flowchart illustrating a control example of the wireless communication device 400 to which the antenna device 100 is applied.

この実施例では、八角形状を有して絶縁性の基板19上に配置された導電性の主励振素子11と当該主励振素子11の対角線方向に絶縁領域を挟んで配置された偏波制御用の副励振素子12a〜12dとの間に接続されたスイッチSW1〜SW4をオン/オフ制御して方形パッチアンテナの放射偏波を切り換えるアンテナANT1,ANT2を有してMIMO通信方式による信号を送受信する場合を前提とする。   In this embodiment, a conductive main excitation element 11 having an octagonal shape and disposed on an insulating substrate 19 and a polarization control element disposed in the diagonal direction of the main excitation element 11 with an insulating region interposed therebetween. The antennas ANT1 and ANT2 that switch the radiation polarization of the rectangular patch antenna by controlling on / off control of the switches SW1 to SW4 connected to the sub-excitation elements 12a to 12d are used to transmit and receive signals according to the MIMO communication system. Assumes the case.

この例のMIMO通信方式によれば、スイッチ切換えの組み合わせをN(i=1〜N)通りに変化させて、伝送速度が最大となる設定を抽出する(見出す)。更に、サブキャリア変調をM(j=1〜M)通り、例えば、64QAM→16QAM→8PSK→QPSKというようにサブキャリアを変化させて伝送速度が最大となるアンテナの状態を設定して、相手方の無線通信装置と送受信処理を実行するようになされる。   According to the MIMO communication system of this example, the switch switching combination is changed in N (i = 1 to N) ways to extract (find) a setting that maximizes the transmission rate. Furthermore, the subcarrier modulation is set to M (j = 1 to M), for example, 64QAM → 16QAM → 8PSK → QPSK, and the state of the antenna that maximizes the transmission speed is set by changing the subcarrier. Transmission / reception processing with the wireless communication apparatus is executed.

このような動作設定条件を前提にして、図8に示すフローチャートのステップA1でサブキャリアをj=1に設定する。例えば、サブキャリアを64QAMに設定する。その後、ステップA2で各々のアンテナANT1及びANT2のスイッチSW1〜SW4の組み合わせをi=1に設定する。これらの設定j=1及びi=1における伝送速度をステップA3で測定する。例えば、受信回路44a及び44bは受信感度(受信強度RSSI等)を測定する。   On the premise of such operation setting conditions, the subcarrier is set to j = 1 in step A1 of the flowchart shown in FIG. For example, the subcarrier is set to 64QAM. Thereafter, in step A2, the combination of the switches SW1 to SW4 of each antenna ANT1 and ANT2 is set to i = 1. The transmission rate at these settings j = 1 and i = 1 is measured in step A3. For example, the reception circuits 44a and 44b measure reception sensitivity (reception strength RSSI or the like).

その後、ステップA4に移行して、伝送速度が最大となったか否かを判別(検出)する。このとき、伝送速度の最大値検出を実行し、伝送速度の最大値を検出した場合は、ステップA5に移行して各々のANT1及びANT2のスイッチSW1〜SW4の組み合わせの設定を記憶(登録)する。   Thereafter, the process proceeds to step A4, where it is determined (detected) whether or not the transmission rate is maximized. At this time, the maximum value of the transmission rate is detected, and when the maximum value of the transmission rate is detected, the process proceeds to step A5 and the setting of the combination of the switches SW1 to SW4 of each ANT1 and ANT2 is stored (registered). .

その後、ステップA6に移行して、スイッチ切換えの組み合わせ番号を1つインクリメント(i=i+1)としてステップA7に移行する。ステップA7では、N通りのスイッチ切換えの組み合わせを終了したかを判別する。N通りのスイッチ切換えを実行していない、すなわち、i<Nの場合は、ステップA3に戻って伝送速度を測定する。その後、ステップA4〜A6の判別、記録及びインクリメントを繰り返すようになされる。   Thereafter, the process proceeds to step A6, and the switch switching combination number is incremented by one (i = i + 1), and the process proceeds to step A7. In step A7, it is determined whether or not N combinations of switch switching have been completed. If N switches are not executed, that is, if i <N, the process returns to step A3 to measure the transmission rate. Thereafter, the discrimination, recording and incrementing of steps A4 to A6 are repeated.

そして、ステップA6でスイッチ切換えの組み合わせがi=Nとなった場合は、ステップA8に移行してサブキャリアの可変ステップをj=j+1(インクリメント)する。例えば、サブキャリアを64QAMから16QAMに切換える。   If the switch switching combination is i = N in step A6, the process proceeds to step A8, and the subcarrier variable step is incremented by j = j + 1. For example, the subcarrier is switched from 64QAM to 16QAM.

その後、ステップA9に移行して、M通りの可変ステップを実行していない、すなわち、j<Mの場合には、ステップA2に戻る。ステップA2で各々のアンテナANT1及びANT2のスイッチSW1〜SW4の組み合わせをi=1に設定する。これらの設定j=2及びi=1における伝送速度をステップA3で測定する。   Thereafter, the process proceeds to step A9, and if M variable steps are not executed, that is, if j <M, the process returns to step A2. In step A2, the combination of the switches SW1 to SW4 of each antenna ANT1 and ANT2 is set to i = 1. The transmission rate at these settings j = 2 and i = 1 is measured in step A3.

その後、ステップA4に移行して、方形パッチアンテナの通信品質が最適であるか否かを判別するために、伝送速度が最大か否かを検出する。伝送速度が最大である場合は、ステップA5に移行して、先に検出された通信品質の最適な各々のアンテナANT1及びANT2のスイッチSW1〜SW4の組み合わせの設定を保持(抽出)する。その後、ステップA6に移行する。このように最適であると判別されたスイッチSW1〜SW4の設定を更新保持するステップA2〜A7を順次繰り返すようになされる。   Thereafter, the process proceeds to step A4, where it is detected whether the transmission rate is maximum in order to determine whether the communication quality of the rectangular patch antenna is optimal. When the transmission rate is the maximum, the process proceeds to step A5, and the setting of the combination of the switches SW1 to SW4 of each of the antennas ANT1 and ANT2 having the optimum detected communication quality is held (extracted). Thereafter, the process proceeds to step A6. Steps A2 to A7 for updating and holding the settings of the switches SW1 to SW4 determined to be optimal in this way are sequentially repeated.

そして、ステップA7でスイッチ切換えの組み合わせがi=Nとなった場合であって、ステップA8に移行してサブキャリアの可変ステップでj=j+1して、ステップA9でj<Mの場合は、ステップA2に戻って上述した処理を繰り返す。そして、ステップA9でj=Mに到達した場合は、ステップA10に移行して設定を固定するようになされる。これにより、最適な通信品質が検出されたスイッチSW1〜SW4の設定によって通信を実行でき、その際の偏波方式を使用することにより、使用環境に適したMIMO通信方式よる無線通信処理を実現できるようになる。   If the combination of switching is i = N in step A7, the process proceeds to step A8, j = j + 1 is performed in the subcarrier variable step, and if j <M in step A9, Returning to A2, the above-described processing is repeated. When j = M is reached in step A9, the process proceeds to step A10 to fix the setting. Thereby, communication can be executed by setting the switches SW1 to SW4 in which the optimum communication quality is detected, and by using the polarization method at that time, it is possible to realize wireless communication processing by the MIMO communication method suitable for the use environment. It becomes like this.

図9A及びBは、MIMO通信方式における無線通信装置401、402間の非反射時の送受信例を示す図である。
この実施例では、データの送信および受信処理において、2本のアンテナANT1,ANT2を使用してMIMO通信方式を実現する場合であって、マルチパス環境を利用して通信処理を実行する場合を前提とする。例えば、図9Aに示す無線通信装置401には図7に示した無線通信装置400が応用され、第1、第2又は第3の実施例で説明したアンテナ装置100、200又は300を応用した2本の方形パッチアンテナANT1及びANT2が配置される。
9A and 9B are diagrams illustrating an example of transmission / reception during non-reflection between the wireless communication apparatuses 401 and 402 in the MIMO communication scheme.
In this embodiment, it is assumed that a MIMO communication scheme is realized using two antennas ANT1 and ANT2 in data transmission and reception processing, and the communication processing is executed using a multipath environment. And For example, the wireless communication device 401 shown in FIG. 7 is applied to the wireless communication device 401 shown in FIG. 9A, and the antenna device 100, 200, or 300 described in the first, second, or third embodiment is applied 2. Two rectangular patch antennas ANT1 and ANT2 are arranged.

この例で、無線通信装置401のアンテナANT1は、スイッチSW1及びSW3がONされ、他のスイッチSW2及びSW4がOFFされ、右旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナANT1の右上と左下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナANT1は右旋偏波のデータDaを輻射(放射)する場合である。   In this example, the antenna ANT1 of the wireless communication apparatus 401 is set to right-handed polarization with the switches SW1 and SW3 turned on and the other switches SW2 and SW4 turned off. In terms of a geometric equivalent pattern, a rectangular patch pattern in which the upper right and lower left of the antenna ANT1 are missing is obtained. The antenna ANT1 radiates (radiates) right-hand polarized data Da.

また、そのアンテナANT2は、スイッチSW2及びSW4がONされ、他のスイッチSW1及びSW3がOFFされ、左旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナANT2の左上と右下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナANT2は左旋偏波のデータDbを輻射する場合である。   The antenna ANT2 is set to left-handed polarized wave with the switches SW2 and SW4 turned on and the other switches SW1 and SW3 turned off. In terms of a geometric equivalent pattern, a square patch pattern in which the upper left and lower right of the antenna ANT2 are missing is obtained. The antenna ANT2 radiates left-hand polarized data Db.

図9Bに示す無線通信装置402にも、図7に示した無線通信装置400が応用され、第1、第2又は第3の実施例で説明したアンテナ装置100、200又は300を応用した2本の方形パッチアンテナANT1及びANT2が配置される。この例で、無線通信装置402のアンテナANT1は、スイッチSW1及びSW3がONされ、他のスイッチSW2及びSW4がOFFされ、右旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナANT1の右上と左下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナANT1は右旋偏波のデータDaを輻射(放射)する場合である。   The wireless communication apparatus 402 shown in FIG. 7 is applied to the wireless communication apparatus 402 shown in FIG. 9B, and two antenna apparatuses 100, 200, or 300 described in the first, second, or third embodiments are applied. Rectangular patch antennas ANT1 and ANT2 are arranged. In this example, the antenna ANT1 of the wireless communication device 402 is set to right-handed polarization with the switches SW1 and SW3 turned on and the other switches SW2 and SW4 turned off. In terms of a geometric equivalent pattern, a rectangular patch pattern in which the upper right and lower left of the antenna ANT1 are missing is obtained. The antenna ANT1 radiates (radiates) right-hand polarized data Da.

また、そのアンテナANT2は、スイッチSW2及びSW4がONされ、他のスイッチSW1及びSW3がOFFされ、左旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナANT2の左上と右下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナANT2は左旋偏波のデータDbを輻射する場合である。   The antenna ANT2 is set to left-handed polarized wave with the switches SW2 and SW4 turned on and the other switches SW1 and SW3 turned off. In terms of a geometric equivalent pattern, a square patch pattern in which the upper left and lower right of the antenna ANT2 are missing is obtained. The antenna ANT2 radiates left-hand polarized data Db.

このように偏波が設定されたMIMO通信システムにおいて、マルチパス環境下に反射物等が無い場合は、無線通信装置401のアンテナANT1は右旋偏波のデータDaを無線通信装置402で右旋偏波受信に設定されたアンテナANT1によってデータDaが受信され処理される。同様にして、無線通信装置401のアンテナANT2は左旋偏波のデータDbを無線通信装置402で左旋偏波受信に設定されたアンテナANT2によってデータDbが受信され処理される。   In the MIMO communication system in which the polarization is set in this way, when there is no reflecting object or the like in a multipath environment, the antenna ANT1 of the wireless communication device 401 transmits the right-hand polarized data Da to the right rotation by the wireless communication device 402. Data Da is received and processed by the antenna ANT1 set for polarization reception. Similarly, the antenna ANT2 of the wireless communication apparatus 401 receives and processes the data Db of the left-handed polarized wave data Db by the antenna ANT2 set to receive the left-handed polarized wave by the wireless communication apparatus 402.

図10A及びBは、MIMO通信方式における無線通信装置401、202間に反射物403が存在する場合の送受信例を示す図である。   10A and 10B are diagrams illustrating an example of transmission / reception when a reflector 403 is present between the wireless communication apparatuses 401 and 202 in the MIMO communication scheme.

この実施例でMIMO通信方式によれば、マルチパス環境下の反射物403による反射の影響により、当初直交させようとした偏波同士が干渉を起こす場合がある。図9A及びBに示した例を採ると、片方のアンテナANT1からの放射電波が1回反射を受けた場合、その偏波は逆旋波になるため、アンテナANT1及びANT2からの放射時には、右旋偏波と左旋偏波を区別していたにもかかわらず、結局は同旋波となって干渉を起こしてしまうことになる。一方、両方のアンテナANT1及びANT2から同旋波で放射させたとしても、片方側に反射物403があって、反射の影響を受けたにも係わらず、その偏波は逆旋波になるため、干渉を起こさなくなることがある。   In this embodiment, according to the MIMO communication system, there is a case where the polarized waves which are initially orthogonalized may cause interference due to the influence of the reflection by the reflector 403 in a multipath environment. Taking the example shown in FIGS. 9A and 9B, when the radiated radio wave from one antenna ANT1 is reflected once, the polarized wave becomes a reverse rotation, so when radiating from the antennas ANT1 and ANT2, In spite of the distinction between circularly polarized waves and counterclockwise polarized waves, they eventually become the same wave and cause interference. On the other hand, even if both antennas ANT1 and ANT2 radiate with the same rotational wave, there is a reflector 403 on one side, and the polarized wave becomes a reverse rotational wave despite being affected by the reflection. , May cause no interference.

このように、マルチパスリッチな環境では偏波が様々に変化しており、放射させる時点で直交性を持たせたとしても、電波環境によってはそれが通信特性にとって必ずしも優位な結果とはならない場合がある。例えば、図10Aに示す無線通信装置401のアンテナANT2から輻射された左旋偏波のデータDbは、図10Bに示す無線通信装置402に対して直接波となって受信される。無線通信装置401のアンテナANT1から輻射された右旋偏波のデータDaは、図9Bに示す無線通信装置402に対して反射波となって受信される。   In this way, the polarization changes variously in a multipath rich environment, and even if it has orthogonality at the time of radiation, it may not necessarily be a superior result for communication characteristics depending on the radio wave environment There is. For example, the left-hand polarized wave data Db radiated from the antenna ANT2 of the wireless communication device 401 shown in FIG. 10A is received as a direct wave by the wireless communication device 402 shown in FIG. 10B. The right-hand polarized data Da radiated from the antenna ANT1 of the wireless communication device 401 is received as a reflected wave by the wireless communication device 402 shown in FIG. 9B.

このような場合に、受信信号の品質を向上させる方法として、次の二つが考えられる。第1の方法は、受信感度(受信強度RSSI等)を検出して送信側にフィードバックを行い、送信側の無線通信装置401のアンテナANT2の設定はそのままにして、アンテナANT1のみを右旋から左旋偏波に切換えて使用する。すなわち、無線通信装置401のアンテナANT1のスイッチSW1、SW3=ONからOFFに切換え、更に、そのスイッチSW2、SW4=OFFからONに切換え、あえて送信時には同旋の偏波で両方のアンテナから送信し、受信側では結果的に反射によって逆旋波となり干渉を起こさなくなるというものである。第1の方法によれば、受信側での復調に必要な信号レベルが得られない場合に、あえて干渉は覚悟してでも受信レベルを上げようとするものである。   In such a case, the following two methods can be considered as methods for improving the quality of the received signal. The first method detects the reception sensitivity (reception strength RSSI, etc.) and feeds back to the transmission side. The setting of the antenna ANT2 of the wireless communication device 401 on the transmission side is left as it is, and only the antenna ANT1 is rotated from right to left. Switch to polarization mode. That is, the switch SW1, SW3 of the antenna ANT1 of the wireless communication apparatus 401 is switched from ON to OFF, and further, the switch SW2, SW4 is switched from OFF to ON. At the time of transmission, transmission is performed from both antennas with the same polarization. As a result, the reception side becomes a reverse wave due to reflection, and interference does not occur. According to the first method, when the signal level necessary for demodulation on the receiving side cannot be obtained, the reception level is increased even if the interference is prepared.

第2の方法は、受信側の無線通信装置402のアンテナANT2の設定はそのままにして、アンテナANT1のみを、受信感度(受信強度RSSI等)に応じて、右旋から左旋偏波に切換えて使用する、ないし切り換えずにそのまま使用する、ということを選択するというものである。第2の方法によれば、受信側での復調に必要な信号レベルは得られており、むしろあえて受信感度を低下させることによって干渉信号のレベルも低下させて信号品質を向上させようと図るものである。   In the second method, the antenna ANT2 of the wireless communication device 402 on the receiving side is set as it is, and only the antenna ANT1 is switched from right-handed to left-handed polarized wave according to reception sensitivity (reception strength RSSI, etc.). It is to select whether to use as it is without switching. According to the second method, the signal level necessary for demodulation on the receiving side is obtained, but rather the level of the interference signal is lowered by reducing the receiving sensitivity to improve the signal quality. It is.

この例では、受信感度(受信強度RSSI等)を検出して、このRSSIに応じて適宜、受信側の無線通信装置402で容易に右旋から左旋又は左旋から右旋へ偏波を切換えるようになされる。以下で、このRSSI検出に関する実施例を説明する。   In this example, the reception sensitivity (reception intensity RSSI, etc.) is detected, and the radio communication device 402 on the reception side can easily switch the polarization from right to left or left to right as appropriate according to this RSSI. Made. Below, the Example regarding this RSSI detection is described.

図11は、スイッチ(偏波)切換制御時の閾値設定例を示すRSSIの検出レベル図である。図12は、受信側の無線通信装置402における偏波切換時の制御例を示すフローチャートである。   FIG. 11 is a RSSI detection level diagram showing an example of threshold setting at the time of switch (polarization) switching control. FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of control at the time of polarization switching in the radio communication device 402 on the receiving side.

この例でRSSIに応じて、受信側の無線通信装置402等で、右旋から左旋又は左旋から右旋へ偏波を切換える場合に、図11に示すように、RSSIの検出レベルに対して下限閾値Lth1及び上限閾値Lth2(Lth1<Lth2)が設定され、この下限及び上限閾値Lth1、Lth2に基づいて、右旋・左旋偏波を切換える場合を前提とする。   In this example, when the polarization is switched from right-handed to left-handed or left-handed to right-handed in the wireless communication device 402 on the receiving side in accordance with RSSI, as shown in FIG. It is assumed that a threshold value Lth1 and an upper limit threshold value Lth2 (Lth1 <Lth2) are set, and the right-handed and left-handed polarized waves are switched based on the lower and upper limit threshold values Lth1 and Lth2.

この例では、RSSIと、上限閾値Lth2との関係がRSSI>Lth2となった場合及び、そのRSSIと下限閾値Lth1との関係がそのRSSI<Lth1となった場合に、スイッチSW1〜SW4を切換えて偏波切換設定を実行する。なお、当該RSSIと下限及び上限閾値Lth1、Lth2との関係がLth1≦RSSI<Lth2となる場合には、偏波切換えを行わずに、現状の受信状態を維持する場合を例に挙げる。   In this example, when the relationship between RSSI and upper limit threshold Lth2 is RSSI> Lth2, and when the relationship between RSSI and lower limit threshold Lth1 is that RSSI <Lth1, switches SW1 to SW4 are switched. Executes polarization switching setting. Note that, when the relationship between the RSSI and the lower and upper thresholds Lth1 and Lth2 is Lth1 ≦ RSSI <Lth2, a case where the current reception state is maintained without performing polarization switching will be described as an example.

これらをスイッチ(偏波)切換条件にして、図12に示すフローチャートのステップB1でRSSIを検出する。RSSIは受信回路44aや44b等が検出してRSSI検出データを制御装置46に出力する。次に、ステップB2で制御装置46は、RSSI検出データに基づいてRSSIと上限閾値Lth2とを比較してRSSI>Lth2か否かを判別する。RSSI>Lth2の場合は、ステップB3に移行してスイッチSW1〜SW4を切換えて偏波切換設定を実行する(図10A,B参照)。   With these as switch (polarization) switching conditions, RSSI is detected in step B1 of the flowchart shown in FIG. The RSSI is detected by the receiving circuits 44 a and 44 b and the RSSI detection data is output to the control device 46. Next, in step B2, the control device 46 compares the RSSI and the upper limit threshold Lth2 based on the RSSI detection data, and determines whether RSSI> Lth2. When RSSI> Lth2, the process proceeds to step B3 to switch the switches SW1 to SW4 and execute the polarization switching setting (see FIGS. 10A and 10B).

その後、ステップB4に移行して制御装置46は、下限及び上限閾値Lth1、Lth2との関係がLth1≦RSSI<Lth2であるか否かを判別する。RSSI、下限及び上限閾値Lth1、Lth2との関係がLth1≦RSSI<Lth2となる場合は、現状の受信状態を維持する。   Thereafter, the process proceeds to step B4, and the control device 46 determines whether or not the relationship between the lower limit and upper limit thresholds Lth1 and Lth2 is Lth1 ≦ RSSI <Lth2. When the relationship between the RSSI, the lower limit and the upper limit thresholds Lth1 and Lth2 is Lth1 ≦ RSSI <Lth2, the current reception state is maintained.

上述のステップB2でRSSI>Lth2ではない場合、すなわち、RSSIがLth2以下の場合は、ステップB6に移行する。また、ステップB4でRSSI、下限及び上限閾値Lth1、Lth2との関係がLth1≦RSSI<Lth2でない場合は、ステップB5に移行して、スイッチ切換え設定を元に戻した後に、ステップB6に移行する。ステップB6で制御装置46は、RSSIと下限閾値Lth1とを比較してRSSI≦Lth1か否かを判別する。   When RSSI> Lth2 is not satisfied in Step B2 described above, that is, when RSSI is Lth2 or less, the process proceeds to Step B6. If the relationship between the RSSI, the lower limit and the upper limit thresholds Lth1 and Lth2 is not Lth1 ≦ RSSI <Lth2 in step B4, the process proceeds to step B5, the switch switching setting is restored, and then the process proceeds to step B6. In step B6, the control device 46 compares the RSSI and the lower threshold Lth1, and determines whether RSSI ≦ Lth1.

RSSI≦がLth1の場合は、ステップB8に移行して制御装置46は、スイッチSW1〜SW4を切換えて偏波切換設定を実行する。その後、ステップB9に移行して制御装置46は、RSSI、下限及び上限閾値Lth1、Lth2との関係がLth1≦RSSI<Lth2であるか否かを判別する。Lth1≦RSSI<Lth2の場合は、現状の受信状態を維持する。   When RSSI ≦ Lth1, the process proceeds to step B8, and the control device 46 switches the switches SW1 to SW4 to execute the polarization switching setting. Thereafter, the process proceeds to step B9, and the control device 46 determines whether or not the relationship between the RSSI, the lower limit and the upper limit thresholds Lth1 and Lth2 is Lth1 ≦ RSSI <Lth2. When Lth1 ≦ RSSI <Lth2, the current reception state is maintained.

また、ステップB9でRSSI、下限及び上限閾値Lth1、Lth2との関係がLth1≦RSSI<Lth2でない場合は、ステップB10に移行して、スイッチ切換え設定を元に戻すと共に、ステップB11に移行してサブキャリアを変更する。その後、ステップB1に戻って上述した処理を繰り返すようになされる。   If the relationship between the RSSI, the lower limit and the upper limit thresholds Lth1 and Lth2 is not Lth1 ≦ RSSI <Lth2 in step B9, the process proceeds to step B10, the switch switching setting is restored, and the process proceeds to step B11. Change career. Thereafter, the process returns to step B1 to repeat the above-described processing.

このように、第4の実施例としての無線通信装置及びその制御方法によれば、本発明に係る方形パッチアンテナANT1及びANT2が応用され、主励振素子11と副励振素子12a〜12dとの間に接続されたスイッチSW1〜SW4をオン/オフ制御することにより、主励振素子11の放射偏波を切り換えるようになされる。   As described above, according to the radio communication apparatus and the control method thereof as the fourth embodiment, the rectangular patch antennas ANT1 and ANT2 according to the present invention are applied, and between the main excitation element 11 and the sub excitation elements 12a to 12d. By switching on / off the switches SW1 to SW4 connected to, the radiation polarization of the main excitation element 11 is switched.

この例で、スイッチSW1〜SW4をオン/オフ制御すると、主励振素子11と、一方の対角線方向の副励振素子12a〜12dとが電気的に接続され、他方の対角線方向の副励振素子12a〜12dは、絶縁された状態となるので、右旋偏波又は左旋偏波の特性を示す円偏波のアンテナ体を構成することができる。また、2つの対角線方向の四隅のスイッチSW1〜SW4を全てオンすると、直線偏波のアンテナ体を構成することができる。   In this example, when the switches SW1 to SW4 are controlled to be turned on / off, the main excitation element 11 and one diagonal sub-excitation element 12a to 12d are electrically connected, and the other diagonal sub-excitation element 12a to 12d. Since 12d is in an insulated state, a circularly polarized antenna body exhibiting the characteristics of right-handed polarization or left-handed polarization can be formed. Further, when all the switches SW1 to SW4 at the four corners in the diagonal direction are turned on, a linearly polarized antenna body can be configured.

従って、主励振素子11と副励振素子12a〜12dとの組み合わせによって構成される3種類のアンテナ体を選択して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信することができる。これにより、電波環境に適したMIMO通信方式により無線通信処理を実行できるようになる。   Therefore, it is possible to select three types of antenna bodies constituted by combinations of the main excitation element 11 and the sub excitation elements 12a to 12d, and transmit / receive signals of linearly polarized waves, right-handed polarized waves, and left-handed polarized waves. . As a result, the wireless communication process can be executed by the MIMO communication method suitable for the radio wave environment.

また、コスト削減等の目的で、例えば、主励振素子11と副励振素子12a〜12dとの間、ならびにスイッチSW1〜SW4を、対角線上の四隅すべてに設けず、一方の対角線上のみの2箇所だけに設け、もう一方の対角線上の角は切り欠きをしないでおく。そして、これらのスイッチSW1〜SW4のON/OFFを切り換えることにより、円偏波(右旋ないし左旋)と直線偏波の切り換えを行って、最適な通信品質が検出する、といったことも可能となる。   Further, for the purpose of cost reduction or the like, for example, the switches SW1 to SW4 are not provided at all four corners on the diagonal line between the main excitation element 11 and the sub excitation elements 12a to 12d, but only on one diagonal line. The other diagonal corner is not cut away. Then, by switching ON / OFF of these switches SW1 to SW4, it is possible to switch between circularly polarized waves (right or left) and linearly polarized waves to detect optimum communication quality. .

この実施例では、第1の実施例で説明した方形パッチアンテナANT1及びANT2を応用する場合について説明したが、これに限られることはなく、第2の実施例で説明したMEMSスイッチSW1’を利用したアンテナ装置200や、第3の実施例で説明した円形パッチパターンを有したアンテナ装置300を複数本実装した無線通信装置400を構成してもよい。第4の実施例と同様な効果が得られる。   In this embodiment, the case where the rectangular patch antennas ANT1 and ANT2 described in the first embodiment are applied has been described. However, the present invention is not limited to this, and the MEMS switch SW1 ′ described in the second embodiment is used. The wireless communication device 400 in which a plurality of antenna devices 200 and the antenna device 300 having the circular patch pattern described in the third embodiment are mounted may be configured. The same effect as in the fourth embodiment can be obtained.

図13は、第5の実施例としてのアンテナ装置500の構成例を示す図である。図13に示すアンテナ装置500は、複数の平面アンテナを使用した多入力多出力(Multi Input Multi Output:以下MIMOという)通信方式による信号を同時に送受信するアンテナやそれを応用した無線通信装置に適用して好適である。アンテナ装置500は、平面アンテナ本体部の一例となる導電性の主励振素子51が誘電性の基板29上に配置されて構成される。主励振素子51は、例えば、四隅が切り落とされた八角形の方形パッチパターン形状を有している。基板29は長さがLで幅がWである。主励振素子51は長さがL’(L’<L)で幅がW’(W’<W)である。主励振素子51には、厚みtの銅や、白銅、燐青銅、黄銅、SUS、金等の金属材料が使用され、主励振素子51は、銅箔基板のエッチング法や、樹脂への金属メッキ法、金属箔の貼り付け技術等により形成される。   FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of an antenna device 500 as the fifth embodiment. An antenna device 500 shown in FIG. 13 is applied to an antenna that simultaneously transmits and receives signals using a multi-input multi-output (hereinafter referred to as MIMO) communication method using a plurality of planar antennas, and a wireless communication device that applies the antenna. It is preferable. The antenna device 500 is configured by disposing a conductive main excitation element 51, which is an example of a planar antenna main body, on a dielectric substrate 29. The main excitation element 51 has, for example, an octagonal rectangular patch pattern shape with four corners cut off. The substrate 29 has a length L and a width W. The main excitation element 51 has a length L ′ (L ′ <L) and a width W ′ (W ′ <W). The main excitation element 51 is made of a metal material such as copper having a thickness t, white copper, phosphor bronze, brass, SUS, or gold, and the main excitation element 51 is formed by etching a copper foil substrate or metal plating on a resin. It is formed by a method, a metal foil attaching technique, or the like.

主励振素子51の対角線方向には、小片部の一例となる偏波制御用の三角形状の副励振素子(縮退分離素子又は摂動素子)が配置されている。副励振素子P1〜P4は主励振素子51と異なり半導電性の樹脂材料から構成される。例えば、副励振素子P1〜P4には、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール又はポリアズレンのいずれかの導電性のプラスティックから構成される。   In the diagonal direction of the main excitation element 51, a triangular sub-excitation element (degenerate separation element or perturbation element) for polarization control, which is an example of a small piece, is disposed. Unlike the main excitation elements 51, the sub excitation elements P1 to P4 are made of a semiconductive resin material. For example, the auxiliary excitation elements P1 to P4 are made of any conductive plastic of polyacetylene, polythiophene, polyaniline, polypyrrole, or polyazulene.

副励振素子P1〜P4は、例えば、八角形状の主励振素子51の四隅に連続して、下部の誘電性の基板29上に、三角形状の導電性(半導電性)のプラスティックを接合することにより作成される。接続部分には、所定の接着剤が使用される。この例で、副励振素子P1〜P4を含めて主励振素子51の仕上がり形状は四角形状を有している。   For example, the auxiliary excitation elements P1 to P4 are formed by joining a triangular conductive (semiconductive) plastic on the lower dielectric substrate 29 continuously to the four corners of the octagonal main excitation element 51. Created by. A predetermined adhesive is used for the connecting portion. In this example, the finished shape of the main excitation element 51 including the auxiliary excitation elements P1 to P4 has a quadrangular shape.

副励振素子P1には金属で形成された制御電極52aが設けられ、直流バイアス電圧を供給するようになされる。他の副励振素子P2〜P4においても同様にして制御電極52b,52c,52dが設けられ、直流バイアス電圧を各々供給するようになされる。この例では、当該制御電極52a、52b,52c,52dに供給する直流バイアス電圧を制御して方形パッチアンテナの放射偏波を切り換えるようになされる。   The sub excitation element P1 is provided with a control electrode 52a made of metal so as to supply a DC bias voltage. Similarly, control electrodes 52b, 52c and 52d are provided in the other sub-excitation elements P2 to P4 so as to supply a DC bias voltage. In this example, the direct-current bias voltage supplied to the control electrodes 52a, 52b, 52c, and 52d is controlled to switch the radiation polarization of the rectangular patch antenna.

上述の誘電性の基板29には、シリコンゲル、アクリロニトリルゲル又は多糖類高分子ポリマーのいずれかの固体電解質部材が使用される。基板29には4個の制御端子13a〜13dが設けられる。制御端子13aは副励振素子P1の制御電極52aにチョークコイル14aを介して接続される。制御電極52aと、図示しない接地(GND)パターンとの間には、バイパスコンデンサ15aが接続される。チョークコイル14a及びバイパスコンデンサ(パスコン)15a等は、高周波電流の周り込みを防ぐためのフィルタを構成し、必要に応じて直流系線路に接続され、フィルタは適当な位置にレイアウト(配置)される。   For the above-mentioned dielectric substrate 29, a solid electrolyte member of any one of silicon gel, acrylonitrile gel or polysaccharide polymer is used. The substrate 29 is provided with four control terminals 13a to 13d. The control terminal 13a is connected to the control electrode 52a of the auxiliary excitation element P1 via the choke coil 14a. A bypass capacitor 15a is connected between the control electrode 52a and a ground (GND) pattern (not shown). The choke coil 14a, the bypass capacitor (pass capacitor) 15a, and the like constitute a filter for preventing a high-frequency current from entering and is connected to a DC line as necessary, and the filter is laid out (arranged) at an appropriate position. .

接地パターン17は、基板裏面側に設けられる。バイパスコンデンサ15aはスルーホールを介して接地パターン17に接続される。他の制御端子13b〜13dについても、同様にして副励振素子P2〜P4の制御電極52b,52c、52dに各々チョークコイル14b,14c,14d等を介して接続される。バイパスコンデンサ15b,15c,15dも同様にして接続される。   The ground pattern 17 is provided on the back side of the substrate. The bypass capacitor 15a is connected to the ground pattern 17 through a through hole. Similarly, the other control terminals 13b to 13d are connected to the control electrodes 52b, 52c and 52d of the sub-excitation elements P2 to P4 via the choke coils 14b, 14c and 14d, respectively. The bypass capacitors 15b, 15c, and 15d are connected in the same manner.

副励振素子P1〜P4の導電性又は絶縁性の機能を選択する直流バイアス電圧(以下で機能制御信号S31〜S14、S21〜S24ともいう)は、制御電極52a,52b,52c、52dと接地パターン17との間に供給される。制御端子13a〜13d及び接地パターン17には図示しない通信制御ユニット(機能制御回路等)が接続され、副励振素子P1〜P4に関して、対角線方向の副励振素子P1と、P3、P2とP4毎等のようにペアに直流バイアス電圧を供給するようになされる。この方形パッチアンテナは、例えば、新井宏之著、「新アンテナ工学」、総合電子出版(1996)に示されるような右旋・左旋偏波等の円偏波放射や直線偏波放射等をするようになされる。   The DC bias voltage (hereinafter also referred to as function control signals S31 to S14 and S21 to S24) for selecting the conductive or insulating function of the sub-excitation elements P1 to P4 includes the control electrodes 52a, 52b, 52c and 52d and the ground pattern. 17 is supplied. A communication control unit (function control circuit or the like) (not shown) is connected to the control terminals 13a to 13d and the ground pattern 17, and with respect to the sub excitation elements P1 to P4, the sub excitation elements P1, P3, P2, and P4 in the diagonal direction, etc. In this way, a DC bias voltage is supplied to the pair. This rectangular patch antenna, for example, emits circularly polarized radiation such as right-handed and left-handed polarized waves as shown in Hiroyuki Arai, “New Antenna Engineering”, General Electronic Publishing (1996), and linearly polarized radiation. To be made.

図14A及びBは、アンテナ装置500の構造例を示す上面図及びそのX1−X1矢視断面図である。図15A〜Cは、アンテナ装置500の積層構造例を示す分解上面図である。   14A and 14B are a top view showing a structure example of the antenna device 500 and a cross-sectional view taken along line X1-X1 thereof. 15A to 15C are exploded top views showing examples of the laminated structure of the antenna device 500. FIG.

図14Aにおいて、アンテナ装置500は、副励振素子P1〜P4、正方形状の誘電性の基板29、八角形状の主励振素子51及び三角形状の副励振素子P1〜P4を有している。図14Bにおいて、副励振素子P1〜P4は、主励振素子51の四隅から連続して、当該副励振素子P1〜P4を含めて主励振素子51の仕上がり形状が四角形状になるように構成される。   In FIG. 14A, the antenna device 500 includes sub-excitation elements P1 to P4, a square-shaped dielectric substrate 29, an octagonal main excitation element 51, and triangular sub-excitation elements P1 to P4. In FIG. 14B, the sub excitation elements P1 to P4 are configured so as to be continuous from the four corners of the main excitation element 51 so that the finished shape of the main excitation element 51 including the sub excitation elements P1 to P4 is a square shape. .

図15A〜Cは、アンテナ装置500の積層構造例を示す分解上面図である。図15Aに示すアンテナ装置500は三層構造を有しており、その第1層目は、誘電性の基板29、主励振素子51及び副励振素子P1〜P4を有している。第1層目の誘電性の基板29a上には主励振素子51及び副励振素子P1〜P4が配置されて構成される。主励振素子51の下方にはRF給電点(スルーホール16e)が設けられる。   15A to 15C are exploded top views showing examples of the laminated structure of the antenna device 500. FIG. The antenna device 500 shown in FIG. 15A has a three-layer structure, and the first layer includes a dielectric substrate 29, a main excitation element 51, and auxiliary excitation elements P1 to P4. A main excitation element 51 and auxiliary excitation elements P1 to P4 are arranged on the first dielectric substrate 29a. An RF feeding point (through hole 16e) is provided below the main excitation element 51.

図15Bに示す第2層目には、誘電性の基板29b及びマイクロストリップライン18が設けられ、第1層目の誘電性の基板29aに設けられたスルーホール16eを介して主励振素子51に接続される。マイクロストリップライン18は、50Ωの特性インピーダンスを有しており、第1層目及び第2層目の誘電性の基板29a,19bに挟まれる状態で配置される。マイクロストリップライン18には給電端子(給電回路)が設けられ、無線通信装置の高周波回路等に接続され、送信信号を給電又は受信信号を引き込むようになされる。図15Cに示す第3層目は、第2層目の誘電性の基板29bの裏面全面に設けられた接地パターン17(GND層)から構成される。これにより、三層構造のアンテナ装置500を構成するようになる。   In the second layer shown in FIG. 15B, a dielectric substrate 29b and a microstrip line 18 are provided, and the main excitation element 51 is connected to the main excitation element 51 through a through hole 16e provided in the first layer of the dielectric substrate 29a. Connected. The microstrip line 18 has a characteristic impedance of 50Ω, and is arranged in a state sandwiched between the first and second dielectric substrates 29a and 19b. The microstrip line 18 is provided with a power supply terminal (power supply circuit), and is connected to a high-frequency circuit or the like of the wireless communication device so as to supply a transmission signal or draw a reception signal. The third layer shown in FIG. 15C includes a ground pattern 17 (GND layer) provided on the entire back surface of the second dielectric substrate 29b. Thus, the antenna device 500 having a three-layer structure is configured.

ここで、三層構造のアンテナ装置500の製造方法について説明をする。まず、誘電性の基板の一方の面に銅箔を有した正方形状の片面銅箔基板を準備し、この銅箔上に主励振素子用として八角形状にレジストを塗布してパターンニングする。このレジストをマスクにして余分な銅箔を所定のエッチング液により除去する。これにより、片面銅箔基板を八角形状の主励振素子51を形成することができる。その後、八角形状の主励振素子51の四隅に連続して、下部の誘電性の基板29上に、三角形状の半導電性のプラスティック部材を接合する。これにより、副励振素子P1〜P4を形成することができる。基板29上へのプラスティック部材の接合には所定の接着剤を使用する。なお、副励振素子P1〜P4を含めて主励振素子51の仕上がり形状が四角形状になるように、導電性のプラスティックを三角形状に成形して接合される。   Here, a manufacturing method of the antenna device 500 having a three-layer structure will be described. First, a square single-sided copper foil substrate having a copper foil on one surface of a dielectric substrate is prepared, and an octagonal resist is applied and patterned on the copper foil as a main excitation element. Using this resist as a mask, excess copper foil is removed with a predetermined etching solution. Thereby, the octagonal main excitation element 51 can be formed on the single-sided copper foil substrate. Thereafter, a triangular semiconductive plastic member is bonded onto the lower dielectric substrate 29 continuously to the four corners of the octagonal main excitation element 51. Thereby, the sub excitation elements P1-P4 can be formed. A predetermined adhesive is used for bonding the plastic member onto the substrate 29. It should be noted that the conductive plastic is formed into a triangular shape and joined so that the finished shape of the main excitation element 51 including the secondary excitation elements P1 to P4 is a square shape.

次に、主励振素子51に至る所定の口径のスルーホールを形成する。スルーホールはドリル等により開口する。スルーホール16eの口径は、導電部材を形成できる程度を確保できればよい。これにより、一方の面に主励振素子51及び副励振素子P1〜P4を有し、かつ、主励振素子51から裏面へ至る所定の口径のスルーホール16eを有した第1の基板29aを形成することができる。   Next, a through hole having a predetermined diameter reaching the main excitation element 51 is formed. The through hole is opened by a drill or the like. The diameter of the through hole 16e only needs to ensure a level that can form a conductive member. Thus, the first substrate 29a having the main excitation element 51 and the sub excitation elements P1 to P4 on one surface and the through hole 16e having a predetermined diameter from the main excitation element 51 to the back surface is formed. be able to.

次に、誘電性の基板の両面に銅箔を有した正方形状の両面銅箔基板を準備し、一方の面の銅箔上にマイクロストリップライン用として所定形状のレジストを塗布してパターンニングする。レジストは上述のスルーホール16eと位置合わせして塗布する。他方の面の銅箔は全面にレジストを塗布して置く。これらのレジストをマスクにして余分な銅箔を所定のエッチング液により除去する。これにより、一方の面にマイクロストリップライン18を有し、他方の面に接地パターン17を有した第2の基板29bを形成することができる。もちろん、これに限られることはなく、片面銅箔基板の銅箔非形成面にマイクロストリップライン相当の銅箔等を貼り付けて形成してもよい。   Next, a square-shaped double-sided copper foil substrate having copper foil on both sides of a dielectric substrate is prepared, and a resist having a predetermined shape is applied to the copper foil on one side for patterning and patterned. . The resist is applied in alignment with the through hole 16e described above. The copper foil on the other surface is coated with a resist on the entire surface. Using these resists as a mask, excess copper foil is removed with a predetermined etching solution. Thereby, the second substrate 29b having the microstrip line 18 on one surface and the ground pattern 17 on the other surface can be formed. Of course, the present invention is not limited to this, and a copper foil or the like equivalent to a microstrip line may be attached to the surface of the single-sided copper foil substrate on which the copper foil is not formed.

その後、主励振素子51、副励振素子P1〜P4及びスルーホール16eを有した第1の基板29aと、マイクロストリップライン18及び接地パターン17を有した第2の基板29bとを所定の接着剤を使用して張合わせる。接合面は、第1の基板29aで主励振素子51及び副励振素子P1〜P4を有していない面と、第2の基板29bでマイクロストリップライン18を有した面とする。更に、スルーホール内に導電部材を充填又はメッキ法により施して、主励振素子51とマイクロストリップライン18とを電気的に接続する。   Thereafter, the first substrate 29a having the main excitation element 51, the sub excitation elements P1 to P4 and the through hole 16e and the second substrate 29b having the microstrip line 18 and the ground pattern 17 are bonded with a predetermined adhesive. Use them together. The bonding surface is a surface that does not have the main excitation element 51 and the sub excitation elements P1 to P4 on the first substrate 29a and a surface that has the microstrip line 18 on the second substrate 29b. Further, a conductive member is filled in the through hole or plated to electrically connect the main excitation element 51 and the microstrip line 18.

図16A及びBは、副励振素子P1等を導電性又は絶縁性にする制御例を示す断面図である。
図16Aに示す接合構造は、図13に示した誘電性の基板29上の副励振素子P1の一部分を抽出したものである。誘電性の基板29には、シリコンゲルや、アクリロニトリルゲル、多糖類高分子ポリマー等から構成される固体電解質部材が使用される。この固体電解質部材は、マイナス(陰)イオンを誘導し易い部材である。副励振素子P1は半導電性の樹脂材料、例えば、ポリアセチレンや、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアズレン等の導電性のプラスティックが使用される。
16A and 16B are cross-sectional views showing control examples for making the sub-excitation element P1 and the like conductive or insulating.
The junction structure shown in FIG. 16A is obtained by extracting a part of the sub excitation element P1 on the dielectric substrate 29 shown in FIG. For the dielectric substrate 29, a solid electrolyte member made of silicon gel, acrylonitrile gel, polysaccharide polymer, or the like is used. This solid electrolyte member is a member that easily induces negative (negative) ions. The sub excitation element P1 is made of a semiconductive resin material, for example, a conductive plastic such as polyacetylene, polythiophene, polyaniline, polypyrrole, or polyazulene.

図16Aに示す接合構造で、副励振素子P1の制御電極52aと、基板裏面の接地パターン17との間に順方向のバイアス電圧を供給する。このようなバイアス電圧を供給すると、陰イオン(電子)が、副励振素子P1等が固体電解質である誘電性の基板29から半導電性のプラスティックの副励振素子へ注入(ドーピング)されるので、副励振素子P1が導電性に変化し、金属のように電気を良く通す性質に変わる。   In the junction structure shown in FIG. 16A, a forward bias voltage is supplied between the control electrode 52a of the sub excitation element P1 and the ground pattern 17 on the back surface of the substrate. When such a bias voltage is supplied, negative ions (electrons) are injected (doping) from the dielectric substrate 29 in which the sub-excitation element P1 and the like are solid electrolytes to the semi-conductive plastic sub-excitation element. The sub-excitation element P1 changes to conductivity and changes to the property of conducting electricity well like a metal.

反対に、図16Bに示す接合構造で、副励振素子P1の制御電極52aと、基板裏面の接地パターン17との間に逆方向のバイアス電圧を供給すると、陰イオンが、半導電性のプラスティックの副励振素子P1等から誘電性の基板29へ引き抜かれる(脱ドーピング)されるので、副励振素子P1は絶縁性に変化し、絶縁体のように電気を良し難くなる性質に変わる。   On the other hand, when a reverse bias voltage is supplied between the control electrode 52a of the sub-excitation element P1 and the ground pattern 17 on the back surface of the substrate in the junction structure shown in FIG. 16B, the negative ions are converted into semiconductive plastic. Since it is extracted (dedoped) from the auxiliary excitation element P1 or the like to the dielectric substrate 29, the auxiliary excitation element P1 changes to insulation and changes to a property that makes it difficult to improve electricity like an insulator.

この例では、固体電解質と半導電性のプラスティックとの接合構造において、上述の直流バイアス電圧の印加方向によって、ドーピング/脱ドーピングにより導電性又は絶縁性に変化する性質を偏波制御用の副励振素子P1等に応用するようになされる。   In this example, in the junction structure of a solid electrolyte and a semiconductive plastic, the property of changing to conductivity or insulation by doping / dedoping depending on the application direction of the DC bias voltage described above is a sub-excitation for polarization control. This is applied to the element P1 and the like.

このように、第5の実施例として三層構造のアンテナ装置500によれば、主励振素子51で2つの対角線方向のそれぞれの隅に副励振素子P1,P2,P3,P4が配置され、一方の対角線方向の2つの副励振素子P1及びP3を導電性にし、他方の対角線方向の2つの副励振素子P2及びP4を絶縁性にする。このように副励振素子P1〜P4を導電性又は絶縁性に機能制御すると、主励振素子51と、一方の対角線方向の副励振素子P1、P3とが電気的に接続され、他方の対角線方向の副励振素子P2、P4は、絶縁された状態となるので、右旋偏波又は左旋偏波の特性を示す円偏波のアンテナ体を構成することができる。   Thus, according to the antenna device 500 having the three-layer structure as the fifth embodiment, the sub excitation elements P1, P2, P3, and P4 are arranged at the respective corners in the two diagonal directions in the main excitation element 51, while The two sub-excitation elements P1 and P3 in the diagonal direction are made conductive, and the two sub-excitation elements P2 and P4 in the other diagonal direction are made insulating. When the auxiliary excitation elements P1 to P4 are functionally controlled to be conductive or insulative as described above, the main excitation element 51 and one of the diagonal excitation elements P1 and P3 are electrically connected, and the other diagonal direction is applied. Since the sub-excitation elements P2 and P4 are in an insulated state, a circularly polarized antenna body exhibiting the characteristics of right-handed polarization or left-handed polarization can be formed.

また、対角線方向の四隅の副励振素子P1〜P4を全て導電性にすると、直線偏波のアンテナ体を構成することができる。このような副励振素子P1〜P4を導電性又は絶縁性に機能制御することによって、主励振素子51と副励振素子P1〜P4とを組み合わせることができ、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の3種類のアンテナを1つの構造体で構成できるようになる。これにより、放射偏波切替機能付きのアンテナ装置500を電波環境に適したMIMO通信システムに十分応用できるようになる。   Further, if all the sub-excitation elements P1 to P4 at the four corners in the diagonal direction are made conductive, a linearly polarized antenna body can be formed. By controlling the functions of the sub-excitation elements P1 to P4 to be conductive or insulating, the main excitation element 51 and the sub-excitation elements P1 to P4 can be combined. Three types of polarized antennas can be configured with one structure. As a result, the antenna device 500 with the radiation polarization switching function can be sufficiently applied to a MIMO communication system suitable for a radio wave environment.

図17は、第6の実施例としてのアンテナ装置600の構成例を示す図である。図17に示すアンテナ装置600は、複数の平面アンテナを使用したMIMO通信方式による信号を同時に送受信するアンテナやそれを応用した無線通信装置に適用して好適である。アンテナ装置600は、導電性の主励振素子61が誘電性の基板29上に配置されて構成される。主励振素子61は円形状を有している。基板29は長さがLで幅がWである。主励振素子61の直径はDφ(Dφ<L,W)である。主励振素子61の素材及びその製造方法は、第5の実施例で説明した通りである。   FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration example of an antenna device 600 according to the sixth embodiment. The antenna device 600 shown in FIG. 17 is suitable for application to an antenna that simultaneously transmits and receives signals by a MIMO communication method using a plurality of planar antennas and a wireless communication device to which the antenna is applied. The antenna device 600 is configured by disposing a conductive main excitation element 61 on a dielectric substrate 29. The main excitation element 61 has a circular shape. The substrate 29 has a length L and a width W. The diameter of the main excitation element 61 is Dφ (Dφ <L, W). The material of the main excitation element 61 and the manufacturing method thereof are as described in the fifth embodiment.

誘電性の基板29の対角線方向であって、円形状の主励振素子61の中心に原点を規定したとき、その原点を基準にして、対角線方向に沿うように、90°毎の円周上(所定の位置)において、小片部の一例となる偏波制御用の方形形状の副励振素子P1’〜P4’(縮退分離素子又は摂動素子)が配置されている。副励振素子P1’〜P4’は主励振素子61と異なり半導電性のプラスティック部材から構成される。副励振素子P1’〜P4’は、例えば、円形状の主励振素子61の所定の位置をコ字状に切り欠いて、下部の誘電性の基板29が露出するように素子分離し、そのコ字状の切り欠き部を充填するように半導電性のプラスティック部材を接合することで形成される。   When the origin is defined at the center of the circular main excitation element 61 in the diagonal direction of the dielectric substrate 29, the circumference is 90 ° along the diagonal direction with respect to the origin (see FIG. At predetermined positions, rectangular sub-excitation elements P1 ′ to P4 ′ (degenerate separation elements or perturbation elements) for polarization control, which are an example of small pieces, are arranged. Unlike the main excitation element 61, the auxiliary excitation elements P1 'to P4' are made of a semiconductive plastic member. The auxiliary excitation elements P1 ′ to P4 ′ are, for example, separated from each other so that the lower dielectric substrate 29 is exposed by cutting out a predetermined position of the circular main excitation element 61 into a U shape. It is formed by joining semiconductive plastic members so as to fill the letter-shaped notch.

この例では、主励振素子61と円周上の各々の位置に、副励振素子P1’〜P4’が実装(接合)され、当該副励振素子P1〜P4を導電性/絶縁性に制御して平面アンテナ(以下円形パッチアンテナという)の放射偏波を切り換えるようになされる。   In this example, the sub excitation elements P1 ′ to P4 ′ are mounted (joined) at positions on the circumference of the main excitation element 61, and the sub excitation elements P1 to P4 are controlled to be conductive / insulating. The radiation polarization of a planar antenna (hereinafter referred to as a circular patch antenna) is switched.

誘電性の基板29には第5の実施例と同様にして、4個の制御端子13a〜13dが設けられる。制御端子13aは副励振素子P1の制御電極62aにチョークコイル14aを介して接続される。制御電極62aと、図示しない接地パターン17との間には、バイパスコンデンサ15aが接続される。チョークコイル14a及びバイパスコンデンサ15a等は、高周波電流の周り込みを防ぐためのフィルタを構成し、必要に応じて直流系線路に接続され、フィルタは適当な位置にレイアウトされる。   As in the fifth embodiment, the dielectric substrate 29 is provided with four control terminals 13a to 13d. The control terminal 13a is connected to the control electrode 62a of the auxiliary excitation element P1 via the choke coil 14a. A bypass capacitor 15a is connected between the control electrode 62a and a ground pattern 17 (not shown). The choke coil 14a, the bypass capacitor 15a, and the like constitute a filter for preventing a high-frequency current from being sneak in, and are connected to a DC system line as necessary, and the filter is laid out at an appropriate position.

接地パターン17は、第5の実施例と同様にして基板裏面側に設けられる。バイパスコンデンサ14aはスルーホール16aを介して接地パターン17に接続される。他の制御端子13b〜13dについても、同様にして副励振素子P2’〜P4’の制御電極62b,62c,62dに各々チョークコイル14b,14c,14dを介して接続される。バイパスコンデンサ15b,15c,15dも同様にして接続される。   The ground pattern 17 is provided on the back side of the substrate in the same manner as in the fifth embodiment. The bypass capacitor 14a is connected to the ground pattern 17 through the through hole 16a. Similarly, the other control terminals 13b to 13d are connected to the control electrodes 62b, 62c and 62d of the sub excitation elements P2 'to P4' via the choke coils 14b, 14c and 14d, respectively. The bypass capacitors 15b, 15c, and 15d are connected in the same manner.

副励振素子P1’〜P4’の機能を選択する直流バイアス電圧(機能制御信号)は、制御電極62a,62b,62c、62dと接地パターン17との間に供給される。制御端子13a〜13d及び接地パターン17には図示しない機能制御ユニット(機能コントローラ)が接続され、副励振素子P1’〜P4’に関して、対角線方向の副励振素子P1’と、P3’、P2’とP4’毎等のようにペアに直流バイアス電圧を供給するようになされる。この円形パッチアンテナも第5の実施例で説明したように右旋・左旋偏波等の円偏波放射や直線偏波放射等をするようになされる。   A DC bias voltage (function control signal) for selecting the function of the auxiliary excitation elements P1 'to P4' is supplied between the control electrodes 62a, 62b, 62c, 62d and the ground pattern 17. A function control unit (function controller) (not shown) is connected to the control terminals 13a to 13d and the ground pattern 17, and with respect to the sub excitation elements P1 'to P4', diagonal sub-excitation elements P1 ', P3' and P2 ' A DC bias voltage is supplied to the pair, such as every P4 ′. As described in the fifth embodiment, this circular patch antenna also emits circularly polarized radiation such as right-handed and left-handed polarized waves, linearly polarized radiation, and the like.

このように、第6の実施例に係る主励振素子61が円形パッチパターンから構成されるので、第5の実施例で説明した方形パッチアンテナに限られることはなく、本発明のコンセプトに基づいて、円形パッチアンテナを有したアンテナ装置600を基本とする様々な形式の無線通信装置に応用することが可能である。   As described above, since the main excitation element 61 according to the sixth embodiment is configured by a circular patch pattern, the present invention is not limited to the rectangular patch antenna described in the fifth embodiment, and is based on the concept of the present invention. The present invention can be applied to various types of wireless communication devices based on the antenna device 600 having a circular patch antenna.

図18は、アンテナ装置500を応用した第7の実施例としての無線通信装置700の構成例を示すブロック図である。
この実施例では、N個(Nは2以上の整数)のアンテナ装置及び送受信回路を応用して、当該アンテナ装置の放射偏波を適宜制御して、使用環境に適したMIMO通信(伝送)方式を実現するようになされる。この例で、アンテナANT1’及びANT2’の各々には、第5の実施例で説明したアンテナ装置500が使用される。
FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration example of a wireless communication apparatus 700 as a seventh embodiment to which the antenna apparatus 500 is applied.
In this embodiment, N (N is an integer of 2 or more) antenna devices and transmission / reception circuits are applied to appropriately control the radiation polarization of the antenna devices, and the MIMO communication (transmission) system suitable for the usage environment Is made to realize. In this example, the antenna device 500 described in the fifth embodiment is used for each of the antennas ANT1 ′ and ANT2 ′.

図18に示す無線通信装置700は、通信制御ユニット40’、高周波ユニット43、メモリ部48、2個(=N)のアンテナANT1’、ANT2’及び2個の送受切換スイッチ41,42を備えて、MIMO通信方式を実現するものである。高周波ユニット43は、2個の受信回路44a,44b及び2個の送信回路45a,45bを有して構成される。   18 includes a communication control unit 40 ′, a high frequency unit 43, a memory unit 48, two (= N) antennas ANT1 ′ and ANT2 ′, and two transmission / reception changeover switches 41 and 42. The MIMO communication method is realized. The high frequency unit 43 includes two receiving circuits 44a and 44b and two transmitting circuits 45a and 45b.

アンテナANT1’には送受切換スイッチ41が接続される。送受切換スイッチ41は、高周波ユニット43内の受信回路44a又は送信回路45aのいずれか一方をアンテナANT1’の給電端子(スルーホール16e)に接続するようになされる。給電端子は、マイクロストリップライン18を通してアンテナANT1’の主励振素子51に接続され、送信信号を給電し、又は、受信信号を受電する(引き込む)ようになされる。   A transmission / reception selector switch 41 is connected to the antenna ANT1 '. The transmission / reception changeover switch 41 is configured to connect either the reception circuit 44a or the transmission circuit 45a in the high-frequency unit 43 to the power supply terminal (through hole 16e) of the antenna ANT1 '. The power feeding terminal is connected to the main excitation element 51 of the antenna ANT1 'through the microstrip line 18, and feeds a transmission signal or receives (draws) a reception signal.

受信回路44a及び送信回路45aは、第1のアンテナANT1’を利用したMIMO通信方式により信号を送受信するための送受信回路を構成する。受信回路44aは、送受切換スイッチ41を介してアンテナANT1’に接続され、当該アンテナANT1’から送受切換スイッチ41を介して受信信号を取り込んでMIMO通信方式により受信処理する。   The reception circuit 44a and the transmission circuit 45a constitute a transmission / reception circuit for transmitting / receiving a signal by a MIMO communication method using the first antenna ANT1 '. The reception circuit 44a is connected to the antenna ANT1 'via the transmission / reception changeover switch 41, takes in a reception signal from the antenna ANT1' via the transmission / reception changeover switch 41, and performs reception processing by the MIMO communication method.

送信回路45aは、送受切換スイッチ41を介してアンテナANT1’に接続され、MIMO通信方式により送信信号を処理し、送受切換スイッチ41を介して送信信号をアンテナANT1’に給電するようになされる。   The transmission circuit 45a is connected to the antenna ANT1 'via the transmission / reception changeover switch 41, processes the transmission signal by the MIMO communication method, and feeds the transmission signal to the antenna ANT1' via the transmission / reception changeover switch 41.

アンテナANT2’には送受切換スイッチ42が接続される。送受切換スイッチ42は、受信回路44b又は送信回路45bのいずれか一方をアンテナANT2’の給電端子(スルーホール16e)に接続するようになされる。給電端子は、マイクロストリップライン18を通してアンテナANT2’の主励振素子51に接続され、送信信号を給電し、又は、受信信号を受電する(引き込む)ようになされる。   A transmission / reception changeover switch 42 is connected to the antenna ANT2 '. The transmission / reception changeover switch 42 is configured to connect either the reception circuit 44b or the transmission circuit 45b to the power supply terminal (through hole 16e) of the antenna ANT2 '. The power feeding terminal is connected to the main excitation element 51 of the antenna ANT2 'through the microstrip line 18, and feeds the transmission signal or receives (draws) the reception signal.

受信回路44b及び送信回路45bは、第2のアンテナANT2’を利用したMIMO通信方式により信号を送受信するための送受信回路を構成する。受信回路44bは、送受切換スイッチ42を介してアンテナANT2’に接続され、当該アンテナANT2’から送受切換スイッチ42を介して受信信号を取り込んでMIMO通信方式により受信処理する。   The reception circuit 44b and the transmission circuit 45b constitute a transmission / reception circuit for transmitting / receiving a signal by the MIMO communication method using the second antenna ANT2 '. The reception circuit 44b is connected to the antenna ANT2 'via the transmission / reception changeover switch 42, takes in a reception signal from the antenna ANT2' via the transmission / reception changeover switch 42, and performs reception processing by the MIMO communication method.

送信回路45bは、送受切換スイッチ42を介してアンテナANT2’に接続され、MIMO通信方式により送信信号を処理し、送受切換スイッチ42を介して送信信号をアンテナANT2’に給電するようになされる。   The transmission circuit 45b is connected to the antenna ANT2 'via the transmission / reception changeover switch 42, processes the transmission signal by the MIMO communication method, and feeds the transmission signal to the antenna ANT2' via the transmission / reception changeover switch 42.

上述のアンテナANT1’、ANT2’及び高周波ユニット43には、通信制御ユニット40’が接続され、通信制御ユニット40’は、受信回路44a,44bにより受信された信号の品質に応じてアンテナANT1及びANT2の各々の制御電極52a,52b,52c、52dへの直流バイアス電圧を制御する。例えば、受信回路44aにより受信された信号の品質に応じてアンテナANT1’の副励振素子P1〜P4を導電性又は絶縁性に制御すると共に、受信回路44bにより受信された信号の品質に応じてアンテナANT2’の副励振素子P1〜P4を導電性又は絶縁性に制御するようになされる。   A communication control unit 40 ′ is connected to the antennas ANT1 ′, ANT2 ′ and the high frequency unit 43 described above, and the communication control unit 40 ′ has the antennas ANT1 and ANT2 according to the quality of the signals received by the receiving circuits 44a and 44b. The DC bias voltage to each control electrode 52a, 52b, 52c, 52d is controlled. For example, the auxiliary excitation elements P1 to P4 of the antenna ANT1 ′ are controlled to be conductive or insulating according to the quality of the signal received by the receiving circuit 44a, and the antenna is selected according to the quality of the signal received by the receiving circuit 44b. The auxiliary excitation elements P1 to P4 of ANT2 ′ are controlled to be conductive or insulating.

通信制御ユニット40’は、制御装置46及び副励振素子用の機能制御回路57を有して構成される。アンテナANT1’,ANT2’には、機能制御回路57が接続される。機能制御回路57は制御装置46に接続される。制御装置46には図示しないCPU(中央処理ユニット)やMPU(マイクロ処理ユニット)、A/D変換器、D/A変換器、BB回路、MAC回路、ユーザインターフェース等が使用される。   The communication control unit 40 ′ includes a control device 46 and a function control circuit 57 for the auxiliary excitation element. A function control circuit 57 is connected to the antennas ANT1 'and ANT2'. The function control circuit 57 is connected to the control device 46. The control device 46 uses a CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro Processing Unit), A / D converter, D / A converter, BB circuit, MAC circuit, user interface, etc. (not shown).

制御装置46は、高周波ユニット43及び機能制御回路57を通してアンテナANT1’,ANT2’を制御する。例えば、送受切換スイッチ41に機能切換信号SS1を出力してアンテナANT1’の送受信機能を切り換えたり、送受切換スイッチ42に機能切換信号SS2を出力してアンテナANT2’の送受信機能を切り換えるようになされる。   The control device 46 controls the antennas ANT1 'and ANT2' through the high frequency unit 43 and the function control circuit 57. For example, the function switching signal SS1 is output to the transmission / reception switching switch 41 to switch the transmission / reception function of the antenna ANT1 ′, or the function switching signal SS2 is output to the transmission / reception switching switch 42 to switch the transmission / reception function of the antenna ANT2 ′. .

また、制御装置46は、受信回路44a,44bにより受信された受信信号の品質に応じて主励振素子51に連続して設けられた4つの副励振素子P1〜P4の導電性又は絶縁性を制御するものである。受信信号の品質は、IEEE802.11a方式の場合、直交検波前のAGC(自動ゲインコントロール)信号をモニタ等することで得られる。もちろん、これに限られることはなく、受信信号の品質は復号データ検出等により判別してもよい。   In addition, the control device 46 controls the conductivity or insulation of the four sub excitation elements P1 to P4 provided continuously to the main excitation element 51 according to the quality of the reception signals received by the reception circuits 44a and 44b. To do. In the case of the IEEE 802.11a system, the quality of the received signal can be obtained by monitoring an AGC (automatic gain control) signal before quadrature detection. Of course, the present invention is not limited to this, and the quality of the received signal may be determined by detecting the decoded data.

例えば、制御装置46では、RSSIが一定の範囲内に入っているか否かを判別する。RSSIが一定の範囲内に入っていない場合、例えば、下限閾値よりもRSSIが低い場合や、RSSIが上限閾値を越える場合に、制御装置46は、機能制御回路57へ偏波切換えを指示制御する機能制御データD21を出力する。これにより、アンテナANT1’,ANT2’の放射偏波を制御できるようになる(偏波ダイバーシティ)。   For example, the control device 46 determines whether the RSSI is within a certain range. When the RSSI is not within a certain range, for example, when the RSSI is lower than the lower limit threshold or when the RSSI exceeds the upper limit threshold, the control device 46 instructs the function control circuit 57 to switch the polarization. Function control data D21 is output. As a result, the radiation polarization of the antennas ANT1 'and ANT2' can be controlled (polarization diversity).

制御装置46は、第4の実施例と同様にして、受信回路44a,44bにより受信された受信信号の品質に応じて送信回路45a、45bからアンテナANT1’,ANT2’へ給電(送信)される送信信号のサブキャリア変調方式を制御するようになされる。このサブキャリア変調方式の制御を通じて、使用環境に適したMIMO通信(伝送)方式を実現できるようになる。   As in the fourth embodiment, the control device 46 feeds (transmits) power from the transmission circuits 45a and 45b to the antennas ANT1 ′ and ANT2 ′ in accordance with the quality of the reception signals received by the reception circuits 44a and 44b. The subcarrier modulation scheme of the transmission signal is controlled. Through this control of the subcarrier modulation scheme, a MIMO communication (transmission) scheme suitable for the usage environment can be realized.

制御装置46には、記録媒体の一例となるメモリ部48が接続され、MIMO通信方式による信号を送受信する無線通信装置用の制御プログラムが記憶される。メモリ部48には、読み出し専用メモリ(ROM)、情報の随時書き込み及び読み出し可能なメモリ(RAM)、情報の電気的な消去及び書き込み可能な読み出しメモリ(EEPROM)又はハードディスク装置(HDD)が使用される。   The control device 46 is connected to a memory unit 48 that is an example of a recording medium, and stores a control program for a wireless communication device that transmits and receives signals according to the MIMO communication method. As the memory unit 48, a read-only memory (ROM), a memory (RAM) in which information can be written and read at any time, a read memory (EEPROM) in which information can be electrically erased and written, or a hard disk device (HDD) are used. The

この制御プログラムには、アンテナANT1’及びANT2’の制御電極52a,52b,52c,52dへの直流バイアス電圧を設定するステップと、ここに設定された制御電極52a,52b,52c、52dへの直流バイアス電圧によって構成される方形パッチアンテナの通信品質を検出するステップと、ここに検出された方形パッチアンテナの通信品質に基づいて制御電極52a,52b,52c、52dへの直流バイアス電圧の設定を保持するステップと、ここに保持された制御電極52a,52b,52c、52dへの直流バイアス電圧の設定によって通信を実行するステップとが含まれるものである。   In this control program, a step of setting a DC bias voltage to the control electrodes 52a, 52b, 52c, 52d of the antennas ANT1 ′ and ANT2 ′, and a DC to the control electrodes 52a, 52b, 52c, 52d set here are set. The step of detecting the communication quality of the rectangular patch antenna constituted by the bias voltage and the setting of the DC bias voltage to the control electrodes 52a, 52b, 52c, and 52d based on the detected communication quality of the rectangular patch antenna are held. And a step of executing communication by setting a DC bias voltage to the control electrodes 52a, 52b, 52c, and 52d held here.

このメモリ部48に格納された制御プログラムを利用することで、主励振素子51、副励振素子P1〜P4との組み合わせによって構成される3種類の方形パッチアンテナから選択され、しかも、最適な状態に設定された方形パッチアンテナを利用して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信できるようになる。   By using the control program stored in the memory unit 48, three types of rectangular patch antennas configured by combinations of the main excitation element 51 and the sub excitation elements P1 to P4 are selected, and the optimum state is obtained. Using the set rectangular patch antenna, signals of linearly polarized wave, right-handed polarized wave and left-handed polarized wave can be transmitted and received.

上述の機能制御回路57は、制御装置46から機能制御データD21を入力し、機能制御データD21に基づいて機能選択信号(直流バイアス電圧)S31〜S34及びS41〜S44を発生し、アンテナANT1’に関して、機能選択信号S31を副励振素子P1に供給し、機能選択信号S32を副励振素子P2に供給する。また、その機能選択信号S33を副励振素子P3に供給し、機能選択信号S34を副励振素子P4に供給する。これらの機能選択信号S31〜S34に基づいて、アンテナANT1’の副励振素子P1〜P4を導電性又は絶縁性に制御することができる。   The function control circuit 57 receives the function control data D21 from the control device 46, generates function selection signals (DC bias voltages) S31 to S34 and S41 to S44 based on the function control data D21, and relates to the antenna ANT1 ′. The function selection signal S31 is supplied to the sub excitation element P1, and the function selection signal S32 is supplied to the sub excitation element P2. Further, the function selection signal S33 is supplied to the auxiliary excitation element P3, and the function selection signal S34 is supplied to the auxiliary excitation element P4. Based on these function selection signals S31 to S34, the sub excitation elements P1 to P4 of the antenna ANT1 'can be controlled to be conductive or insulating.

機能制御回路57は制御装置46から機能制御データD21を入力し、アンテナANT2’に関して、機能選択信号S41を副励振素子P1に供給し、機能選択信号S42を副励振素子P2に供給する。また、その機能選択信号S43を副励振素子P3に供給し、機能選択信号S44を副励振素子P4に供給する。これらの機能選択信号S41〜S44に基づいて、アンテナANT2’の副励振素子P1〜P4を導電性/絶縁性に制御することができる。   The function control circuit 57 receives the function control data D21 from the control device 46, supplies the function selection signal S41 to the auxiliary excitation element P1 and supplies the function selection signal S42 to the auxiliary excitation element P2 with respect to the antenna ANT2 '. Further, the function selection signal S43 is supplied to the auxiliary excitation element P3, and the function selection signal S44 is supplied to the auxiliary excitation element P4. Based on these function selection signals S41 to S44, the sub excitation elements P1 to P4 of the antenna ANT2 'can be controlled to be conductive / insulating.

この例で、主励振素子51で2つの対角線方向のそれぞれの隅に時計回りに、制御電極52a,52b,52c,52dを有した副励振素子P1〜P4が各々配置され、一方の対角線方向の2つの副励振素子P1,P3の制御電極52a,52cへ順方向バイアス電圧を供給し、他方の対角線方向の2つの副励振素子P2,P4の制御電極52b,52dへ逆方向バイアス電圧を供給する。このようなバイアス電圧を供給すると、一方の2つの副励振素子P1及びP3は導電性(ドーピング)に変化し、他方の2つの副励振素子P2及びP4は絶縁性(脱ドーピング)に変化する。   In this example, sub excitation elements P1 to P4 having control electrodes 52a, 52b, 52c, and 52d are respectively arranged clockwise in the respective corners of the two diagonal directions in the main excitation element 51. A forward bias voltage is supplied to the control electrodes 52a and 52c of the two auxiliary excitation elements P1 and P3, and a reverse bias voltage is supplied to the control electrodes 52b and 52d of the other two auxiliary excitation elements P2 and P4 in the diagonal direction. . When such a bias voltage is supplied, one of the two sub-excitation elements P1 and P3 changes to conductivity (doping), and the other two sub-excitation elements P2 and P4 change to insulation (undoping).

反対に、制御電極52a,52cへ逆方向バイアス電圧を供給し、制御電極52b,52dへ順方向バイアス電圧を供給する。この結果、副励振素子P1及びP3が絶縁性になり、副励振素子P2及びP4が導電性になる。これにより、副励振素子P1〜P4の導電性又は絶縁性により、円偏波の右旋・左旋を選択することができる。全ての制御電極52a,52b,52c、52dへ順方向バイアス電圧を供給することで、全ての副励振素子P1〜P4を導電性にすることができ、直線偏波を選択することができる。   Conversely, a reverse bias voltage is supplied to the control electrodes 52a and 52c, and a forward bias voltage is supplied to the control electrodes 52b and 52d. As a result, the auxiliary excitation elements P1 and P3 become insulative, and the auxiliary excitation elements P2 and P4 become conductive. Thereby, it is possible to select right-handed / left-handed circularly polarized waves depending on the conductivity or insulation of the sub-excitation elements P1 to P4. By supplying a forward bias voltage to all the control electrodes 52a, 52b, 52c, and 52d, all the sub-excitation elements P1 to P4 can be made conductive and a linearly polarized wave can be selected.

Figure 2006340235
表2は、4個の副励振素子P1〜P4の組み合わせと、そのアンテナ装置500の動作例を示している。表2によれば、アンテナANT1’による方形パッチアンテナの副励振素子P1及びP3が導電性で、ANT1’の副励振素子P2及びP4が絶縁性である場合は、ANT1’が右旋偏波(RHCP)となる。アンテナANT2’による方形パッチアンテナ(以下ANT2’という)の副励振素子P1及びP3が絶縁性で、ANT2’の副励振素子P2及びP4が導電性である場合は、ANT2’が左旋偏波(LHCP)となる。
Figure 2006340235
Table 2 shows a combination of four sub excitation elements P1 to P4 and an operation example of the antenna device 500. According to Table 2, when the sub-excitation elements P1 and P3 of the rectangular patch antenna by the antenna ANT1 ′ are conductive and the sub-excitation elements P2 and P4 of the ANT1 ′ are insulative, ANT1 ′ is a right-hand polarized wave ( RHCP). When the sub-excitation elements P1 and P3 of the rectangular patch antenna (hereinafter referred to as ANT2 ') by the antenna ANT2' are insulative and the sub-excitation elements P2 and P4 of the ANT2 'are conductive, the ANT2' is left-hand polarized (LHCP). )

また、ANT1’の副励振素子P1及びP3が絶縁性で、ANT1’の副励振素子P2及びP4が導電性の場合に、ANT1’が左旋偏波(LHCP)である。ANT2’の副励振素子P1及びP3が導電性で、ANT2’の副励振素子P2及びP4が絶縁性の場合に、ANT2’が右旋偏波(RHCP)である。   Further, when the auxiliary excitation elements P1 and P3 of ANT1 'are insulative and the auxiliary excitation elements P2 and P4 of ANT1' are conductive, ANT1 'is left-handed polarized wave (LHCP). When the sub excitation elements P1 and P3 of the ANT 2 'are conductive and the sub excitation elements P2 and P4 of the ANT 2' are insulative, the ANT 2 'is right-handed polarized wave (RHCP).

更に、ANT1’の副励振素子P1〜P4がいずれも導電性である場合は、ANT1’は直線偏波(LINEAR)である。ANT2’の副励振素子P1〜P4がいずれも導電性である場合は、ANT2’は直線偏波(LINEAR)である。上述の”導電性”である場合とは、アンテナANT1’やANT2’等の主励振素子51と、副励振素子P1〜P4とが電気的に接続された状態である。幾何学等価パターンで示すと、主励振素子51と副励振素子P1〜P4とが同一平面上で一体化した状態である。反対に、”絶縁性”の場合とは、その逆の状態とする。等価パターンで示すと、主励振素子51の隅が欠けて、副励振素子P1〜P4が同一平面上には電気的に見えない状態である。   Furthermore, when all of the sub-excitation elements P1 to P4 of ANT1 'are conductive, ANT1' is linearly polarized (LINEAR). When all of the auxiliary excitation elements P1 to P4 of ANT2 'are conductive, ANT2' is linearly polarized (LINEAR). The case of “conductive” described above is a state in which the main excitation elements 51 such as the antennas ANT1 ′ and ANT2 ′ and the sub excitation elements P1 to P4 are electrically connected. In a geometric equivalent pattern, the main excitation element 51 and the sub excitation elements P1 to P4 are integrated on the same plane. On the other hand, the state is the opposite of the “insulating” case. In the equivalent pattern, the corners of the main excitation element 51 are missing and the sub excitation elements P1 to P4 are not electrically visible on the same plane.

このように、4個の副励振素子P1〜P4を全て”導電性”にすれば、円偏波ではなくなって、直線偏波となる。即ち、アンテナANT1’,ANT2’による方形パッチアンテナでは、右旋偏波・左旋偏波・直線偏波の3種類を選択することが可能である。この3つの放射偏波を通信状態がベストとなるように選択してやれば、ユーザの使用する伝搬環境に最も適した伝送をすることができる。
続いて、本発明に係る無線通信装置の制御方法について説明する。図19は、アンテナ装置500を応用した無線通信装置700の制御例を示すフローチャートである。
Thus, if all the four sub-excitation elements P1 to P4 are made “conductive”, they are not circularly polarized but linearly polarized. That is, in the rectangular patch antenna using the antennas ANT1 ′ and ANT2 ′, three types of right-handed polarized wave, left-handed polarized wave, and linearly polarized wave can be selected. If these three radiation polarizations are selected so that the communication state is the best, transmission most suitable for the propagation environment used by the user can be performed.
Then, the control method of the radio | wireless communication apparatus which concerns on this invention is demonstrated. FIG. 19 is a flowchart illustrating a control example of the wireless communication device 700 to which the antenna device 500 is applied.

この実施例では、八角形状を有して誘電性の基板29上に配置された導電性の主励振素子51と当該主励振素子51の対角線方向に偏波制御用の副励振素子P1〜P4とを備え、その制御電極52a,52b,52c,52dに供給する直流バイアス電圧を制御することにより、その導電性又は絶縁性を利用した方形パッチアンテナの放射偏波を切り換えるアンテナANT1’,ANT2’を有してMIMO通信方式による信号を送受信する場合を前提とする。   In this embodiment, a conductive main excitation element 51 having an octagonal shape and disposed on a dielectric substrate 29, and sub excitation elements P1 to P4 for polarization control in the diagonal direction of the main excitation element 51, The antennas ANT1 ′ and ANT2 ′ for switching the radiation polarization of the rectangular patch antenna using its conductivity or insulation by controlling the DC bias voltage supplied to the control electrodes 52a, 52b, 52c and 52d It is assumed that a signal is transmitted and received by the MIMO communication method.

この例のMIMO通信方式によれば、副励振素子P1〜P4の導電性又は絶縁性の組み合わせをN(i=1〜N)通りに変化させて、第4の実施例と同様にして、伝送速度が最大となる設定を抽出する(見出す)。更に、サブキャリア変調をM(j=1〜M)通り、例えば、64QAM→16QAM→8PSK→QPSKというようにサブキャリアを変化させて伝送速度が最大となるアンテナの状態を設定して、相手方の無線通信装置と送受信処理を実行するようになされる。   According to the MIMO communication system of this example, the conductive or insulating combination of the sub excitation elements P1 to P4 is changed in N (i = 1 to N) ways, and transmission is performed in the same manner as in the fourth embodiment. Extract (find) the setting that maximizes the speed. Furthermore, the subcarrier modulation is set to M (j = 1 to M), for example, 64QAM → 16QAM → 8PSK → QPSK, and the state of the antenna that maximizes the transmission speed is set by changing the subcarrier. Transmission / reception processing with the wireless communication apparatus is executed.

このような動作設定条件を前提にして、図19に示すフローチャートのステップC1でサブキャリアをj=1に設定する。例えば、サブキャリアを64QAMに設定する。その後、ステップC2で各々のアンテナANT1’及びANT2’の副励振素子P1〜P4の導電性/絶縁性の組み合わせをi=1に設定する。このとき、アンテナANT1’及びANT2’の制御電極52a,52b,52c,52dへの直流バイアス電圧を設定する。これらの設定j=1及びi=1における伝送速度をステップC3で測定する。例えば、受信感度(受信強度RSSI)を測定する。これは、設定された制御電極52a,52b,52c、52dへの直流バイアス電圧によって構成される方形パッチアンテナの通信品質を検出するためである。   On the premise of such operation setting conditions, the subcarrier is set to j = 1 in step C1 of the flowchart shown in FIG. For example, the subcarrier is set to 64QAM. Thereafter, in step C2, the combination of conductivity / insulation of the sub-excitation elements P1 to P4 of the antennas ANT1 'and ANT2' is set to i = 1. At this time, the DC bias voltage to the control electrodes 52a, 52b, 52c, 52d of the antennas ANT1 'and ANT2' is set. The transmission rate at these settings j = 1 and i = 1 is measured in step C3. For example, reception sensitivity (reception strength RSSI) is measured. This is to detect the communication quality of the rectangular patch antenna constituted by the DC bias voltage applied to the set control electrodes 52a, 52b, 52c, and 52d.

その後、ステップC4に移行して、伝送速度が最大となったか否かを判別(検出)する。伝送速度が最大となった場合は、ステップC5に移行して各々のアンテナANT1’及びANT2’の副励振素子P1〜P4の導電性又は絶縁性の組み合わせの設定を記録(登録)する。このとき、先に出された方形パッチアンテナの通信品質に基づく制御電極52a,52b,52c,52dへの直流バイアス電圧の設定が保持される。   Thereafter, the process proceeds to step C4, where it is determined (detected) whether or not the transmission rate is maximized. When the transmission speed reaches the maximum, the process proceeds to step C5 to record (register) the setting of the conductive or insulating combination of the auxiliary excitation elements P1 to P4 of the antennas ANT1 'and ANT2'. At this time, the setting of the DC bias voltage to the control electrodes 52a, 52b, 52c, and 52d based on the communication quality of the square patch antenna that has been previously issued is maintained.

その後、ステップC6に移行して、副励振素子P1〜P4の導電性又は絶縁性の組み合わせ番号を1つインクリメント(i=i+1)とする。その後、ステップC7に移行して、N通りの副励振素子P1〜P4の導電性又は絶縁性の組み合わせを実行したかを判別する。その組み合わせがi<Nの場合は、ステップC3に戻って伝送速度を測定する。その後、ステップC4の最大値判別を繰り返すようになされる。   Thereafter, the process proceeds to step C6, and the conductive or insulating combination number of the auxiliary excitation elements P1 to P4 is incremented by one (i = i + 1). Thereafter, the process proceeds to step C7, and it is determined whether the combination of conductivity or insulation of the N types of auxiliary excitation elements P1 to P4 has been executed. If the combination is i <N, the process returns to step C3 to measure the transmission rate. Thereafter, the determination of the maximum value in step C4 is repeated.

そして、ステップC7で副励振素子P1〜P4の導電性又は絶縁性の組み合わせがi=Nとなった場合は、ステップC8に移行してサブキャリアの可変ステップをj=j+1(インクリメント)する。例えば、サブキャリアを64QAMから16QAMに切換えて、ステップC2に戻る。   If the combination of conductivity or insulation of the sub-excitation elements P1 to P4 becomes i = N in step C7, the process proceeds to step C8 where j = j + 1 (increment) the subcarrier variable step. For example, the subcarrier is switched from 64QAM to 16QAM, and the process returns to Step C2.

ステップC2で各々のアンテナANT1’及びANT2’の副励振素子P1〜P4の導電性又は絶縁性の組み合わせをi=1に設定する。これらの設定j=2及びi=1における伝送速度をステップC3で測定する。その後、ステップC4に移行して、方形パッチアンテナの通信品質が最適であるか否かを判別するために、伝送速度が最大となったか否かを検出する。伝送速度が最大となった場合は、ステップC5に移行して、先に検出された通信品質の最適な各々のアンテナANT1及びANT2の導電性又は絶縁性の組み合わせの設定を記録(登録)する。その後、ステップC6に移行する。このように最適であると判別された副励振素子P1〜P4の設定を更新保持するステップC2〜B7を順次繰り返すようになされる。   In step C2, the combination of conductivity or insulation of the sub-excitation elements P1 to P4 of the antennas ANT1 'and ANT2' is set to i = 1. The transmission rate at these settings j = 2 and i = 1 is measured in step C3. Thereafter, the process proceeds to step C4, where it is detected whether or not the transmission rate is maximized in order to determine whether or not the communication quality of the rectangular patch antenna is optimal. When the transmission rate reaches the maximum, the process proceeds to step C5, and the setting of the combination of the conductive or insulating properties of the antennas ANT1 and ANT2 that are detected in advance and has the optimum communication quality is recorded (registered). Thereafter, the process proceeds to step C6. Steps C2 to B7 for updating and holding the settings of the sub excitation elements P1 to P4 determined to be optimal in this way are sequentially repeated.

そして、ステップC7で副励振素子P1〜P4の導電性又は絶縁性の組み合わせがi=Nとなった場合であって、ステップC8に移行してサブキャリアの可変ステップでj=j+1して、ステップC9でj<Mの場合は、ステップC2に戻って上述した処理を繰り返す。そして、ステップC9でj=Mに到達した場合は、ステップC10に移行して設定を固定するようになされる。これにより、最適な通信品質が検出された副励振素子P1〜P4への直流バイアス電圧の設定によって組み合わされたアンテナANT1’又はANT2’を用いて通信を実行でき、その際の偏波方式を使用することにより、使用環境に適したMIMO通信方式よる無線通信処理を実現できるようになる。   Then, in step C7, when the combination of conductivity or insulation of the sub-excitation elements P1 to P4 is i = N, the process proceeds to step C8 where j = j + 1 is performed in the subcarrier variable step. If j <M in C9, the process returns to step C2 and the above-described processing is repeated. If j = M is reached in step C9, the process proceeds to step C10 to fix the setting. As a result, communication can be executed using the antenna ANT1 ′ or ANT2 ′ combined by setting the DC bias voltage to the sub-excitation elements P1 to P4 in which the optimum communication quality is detected, and the polarization method at that time is used. By doing so, it becomes possible to realize wireless communication processing by the MIMO communication method suitable for the use environment.

図20A及びBは、MIMO通信方式における無線通信装置701、702間の非反射時の送受信例を示す図である。
この実施例では、データの送信および受信処理において、2本のアンテナANT1’,ANT2’を使用してMIMO通信方式を実現する場合であって、マルチパス環境を利用して通信処理を実行する場合を前提とする。例えば、図20Aに示す無線通信装置701には図18に示した無線通信装置700が応用され、第5又は第6の実施例で説明したアンテナ装置500又は600を応用した2本の方形パッチアンテナANT1’及びANT2’が配置される。
FIGS. 20A and 20B are diagrams illustrating an example of transmission and reception during non-reflection between the wireless communication apparatuses 701 and 702 in the MIMO communication scheme.
In this embodiment, in the data transmission and reception processing, the MIMO communication scheme is realized using two antennas ANT1 ′ and ANT2 ′, and the communication processing is executed using a multipath environment. Assuming For example, the radio communication apparatus 701 shown in FIG. 20A is applied with the radio communication apparatus 700 shown in FIG. 18, and two rectangular patch antennas using the antenna apparatus 500 or 600 described in the fifth or sixth embodiment are applied. ANT1 ′ and ANT2 ′ are arranged.

この例で、無線通信装置701のアンテナANT1’は、副励振素子P1及びP3が導電性になされ、他の副励振素子P2及びP4が絶縁性になされ、右旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナANT1’の右上と左下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナANT1’は右旋偏波のデータDaを輻射(放射)する場合である。   In this example, the antenna ANT1 'of the wireless communication apparatus 701 is set to right-handed polarization, with the sub-excitation elements P1 and P3 made conductive and the other sub-excitation elements P2 and P4 made insulating. In terms of a geometric equivalent pattern, a rectangular patch pattern in which the upper right and lower left of the antenna ANT1 'are missing is obtained. The antenna ANT1 'radiates (radiates) right-hand polarized data Da.

また、そのアンテナANT2’は、副励振素子P2及びP4が導電性になされ、他の副励振素子P1及びP3が絶縁性になされ、左旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナANT2’の左上と右下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナANT2’は左旋偏波のデータDbを輻射する場合である。   Further, the antenna ANT2 'is set to left-handed polarized waves with the sub-excitation elements P2 and P4 made conductive and the other sub-excitation elements P1 and P3 made insulating. In terms of a geometric equivalent pattern, a square patch pattern in which the upper left and lower right of the antenna ANT2 'are missing is obtained. The antenna ANT2 'radiates left-hand polarized data Db.

図20Bに示す無線通信装置702にも、図18に示した無線通信装置700が応用され、第5又は第6の実施例で説明したアンテナ装置500又は600を応用した2本の方形パッチアンテナANT1’及びANT2’が配置される。この例で、無線通信装置702のアンテナANT1’は、副励振素子P1及びP3が導電性になされ、他の副励振素子P2及びP4が絶縁性になされ、右旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナANT1’の右上と左下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナANT1’は右旋偏波のデータDaを輻射(放射)する場合である。   The wireless communication apparatus 700 shown in FIG. 18 is applied to the wireless communication apparatus 702 shown in FIG. 20B, and two rectangular patch antennas ANT1 to which the antenna apparatus 500 or 600 described in the fifth or sixth embodiment is applied. “And ANT2” are arranged. In this example, the antenna ANT1 'of the wireless communication device 702 is set to right-handed polarized waves with the sub-excitation elements P1 and P3 made conductive and the other sub-excitation elements P2 and P4 made insulating. In terms of a geometric equivalent pattern, a rectangular patch pattern in which the upper right and lower left of the antenna ANT1 'are missing is obtained. The antenna ANT1 'radiates (radiates) right-hand polarized data Da.

また、そのアンテナANT2’は、副励振素子P2及びP4が導電性になされ、他の副励振素子P1及びP3が絶縁性になされ、左旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナANT2’の左上と右下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナANT2’は左旋偏波のデータDbを輻射する場合である。   Further, the antenna ANT2 'is set to left-handed polarized waves with the sub-excitation elements P2 and P4 made conductive and the other sub-excitation elements P1 and P3 made insulating. In terms of a geometric equivalent pattern, a square patch pattern in which the upper left and lower right of the antenna ANT2 'are missing is obtained. The antenna ANT2 'radiates left-hand polarized data Db.

このように偏波が設定されたMIMO通信システムにおいて、マルチパス環境下に反射物等が無い場合は、無線通信装置701のアンテナANT1’は右旋偏波のデータDaを無線通信装置702で右旋偏波受信に設定されたアンテナANT1’によってデータDaが受信され処理される。同様にして、無線通信装置701のアンテナANT2’は左旋偏波のデータDbを無線通信装置702で左旋偏波受信に設定されたアンテナANT2’によってデータDaが受信され処理される。   In the MIMO communication system in which the polarization is set in this way, when there is no reflector or the like in a multipath environment, the antenna ANT1 ′ of the wireless communication device 701 transmits the right-hand polarized data Da to the right by the wireless communication device 702. Data Da is received and processed by the antenna ANT1 ′ set to receive the circularly polarized wave. Similarly, the antenna ANT2 'of the wireless communication apparatus 701 receives and processes the left-hand polarized wave data Db by the antenna ANT2' set to receive the left-handed polarized wave by the wireless communication apparatus 702.

図21A及びBは、MIMO通信方式における無線通信装置701、702間に反射物403が存在する場合の送受信例を示す図である。   FIGS. 21A and 21B are diagrams illustrating a transmission / reception example when a reflector 403 exists between the wireless communication apparatuses 701 and 702 in the MIMO communication scheme.

この実施例でMIMO通信方式によれば、マルチパス環境下の反射物403による反射の影響により、当初直交させようとした偏波同士が干渉を起こす場合がある。図20A及びBに示した例を採ると、片方のアンテナANT1’からの放射電波が1回反射を受けた場合、その偏波は逆旋波になるため、アンテナANT1’及びANT2’からの放射時には、右旋偏波と左旋偏波を区別していたにもかかわらず、結局は同旋波となって干渉を起こしてしまうことになる。一方、両方のアンテナANT1’及びANT2’から同旋波で放射させたとしても、片方側に反射物403があって、反射の影響を受けたにも係わらず、その偏波は逆旋波になるため、干渉を起こさなくなることがある。   In this embodiment, according to the MIMO communication system, there is a case where the polarized waves which are initially orthogonalized may cause interference due to the influence of the reflection by the reflector 403 in a multipath environment. In the example shown in FIGS. 20A and 20B, when the radiated radio wave from one antenna ANT1 ′ is reflected once, the polarized wave becomes a reverse rotation, and thus the radiation from the antennas ANT1 ′ and ANT2 ′. In some cases, the right-handed polarization and the left-handed polarized wave are distinguished, but eventually they become the same and cause interference. On the other hand, even if both antennas ANT1 ′ and ANT2 ′ radiate with the same rotation wave, there is a reflector 403 on one side and the polarization is reversed to a reverse rotation wave despite being affected by the reflection. Therefore, interference may not occur.

このように、マルチパスリッチな環境では偏波が様々に変化しており、放射させる時点で直交性を持たせたとしても、電波環境によってはそれが通信特性にとって必ずしも優位な結果とはならない場合がある。例えば、図21Aに示す無線通信装置701のアンテナANT2’から輻射された左旋偏波のデータDbは、図21Bに示す無線通信装置702に対して直接波となって受信される。無線通信装置701のアンテナANT1’から輻射された右旋偏波のデータDaは、図20Bに示す無線通信装置702に対して反射波となって受信される。   In this way, the polarization changes variously in a multipath rich environment, and even if it has orthogonality at the time of radiation, it may not necessarily be a superior result for communication characteristics depending on the radio wave environment There is. For example, the left-hand polarized data Db radiated from the antenna ANT2 'of the wireless communication device 701 shown in FIG. 21A is received as a direct wave by the wireless communication device 702 shown in FIG. 21B. The right-hand polarized wave data Da radiated from the antenna ANT1 'of the wireless communication apparatus 701 is received as a reflected wave by the wireless communication apparatus 702 shown in FIG. 20B.

このような場合に、受信側の無線通信装置702のアンテナANT2’の設定は、そのままにして、アンテナANT1’のみを右旋から左旋偏波に切換えて使用する。すなわち、無線通信装置702のアンテナANT1’の副励振素子P1、P3=導電性から絶縁性に切換え、更に、その副励振素子P2、P4=絶縁性から導電性に切換えることで、却って、干渉を起こさなくなることがある。この例では、受信感度(受信強度RSSI等)を検出して、このRSSIに応じて適宜、受信側の無線通信装置702で容易に右旋から左旋又は左旋から右旋へ偏波を切換えるようになされる。   In such a case, the setting of the antenna ANT2 'of the radio communication apparatus 702 on the reception side is left as it is, and only the antenna ANT1' is switched from right-handed to left-handed polarized wave. That is, the auxiliary excitation elements P1 and P3 of the antenna ANT1 ′ of the wireless communication apparatus 702 are switched from conductive to insulating, and further, the auxiliary excitation elements P2 and P4 are switched from insulating to conductive. May not wake up. In this example, the reception sensitivity (reception strength RSSI, etc.) is detected, and the radio communication device 702 on the reception side easily switches the polarization from right-handed to left-handed or left-handed to right-handed according to this RSSI. Made.

図22は、直流バイアス電圧(偏波)切換制御時の閾値設定例を示すRSSIの検出レベル図である。図23は、受信側の無線通信装置702における偏波切換時の制御例を示すフローチャートである。   FIG. 22 is a RSSI detection level diagram showing a threshold setting example during DC bias voltage (polarization) switching control. FIG. 23 is a flowchart illustrating an example of control at the time of polarization switching in the radio communication device 702 on the reception side.

この例でRSSIに応じて、受信側の無線通信装置702等で、右旋から左旋又は左旋から右旋へ偏波を切換える場合に、第4の実施例と同様にして、図22に示すように、RSSIの検出レベルに対して下限閾値Lth1及び上限閾値Lth2(Lth1<Lth2)が設定され、この下限及び上限閾値Lth1、Lth2に基づいて、右旋・左旋偏波を切換える場合を前提とする。   In this example, when the polarization is switched from right-handed to left-handed or left-handed to right-handed by the receiving-side wireless communication device 702 or the like in accordance with RSSI, as shown in FIG. The lower limit threshold value Lth1 and the upper limit threshold value Lth2 (Lth1 <Lth2) are set for the RSSI detection level, and it is assumed that the right-handed and left-handed polarized waves are switched based on the lower and upper threshold values Lth1 and Lth2. .

この例では、RSSIと、上限閾値Lth2との関係がRSSI>Lth2となった場合及び、そのRSSIと下限閾値Lth1との関係がそのRSSI<Lth1となった場合に、副励振素子P1〜P4の制御電極52a〜52dへの直流バイアス電圧を切換えて偏波切換設定を実行する。なお、当該RSSIと下限及び上限閾値Lth1、Lth2との関係がLth1≦RSSI<Lth2となる場合には、偏波切換えを行わずに、現状の受信状態を維持する場合を例に挙げる。   In this example, when the relationship between RSSI and the upper threshold Lth2 is RSSI> Lth2, and when the relationship between the RSSI and the lower threshold Lth1 is RSSI <Lth1, the auxiliary excitation elements P1 to P4 Polarization switching setting is executed by switching the DC bias voltage to the control electrodes 52a to 52d. Note that, when the relationship between the RSSI and the lower and upper thresholds Lth1 and Lth2 is Lth1 ≦ RSSI <Lth2, a case where the current reception state is maintained without performing polarization switching will be described as an example.

これらを直流バイアス電圧(偏波)切換条件にして、図23に示すフローチャートのステップE1でRSSIを検出する。RSSIは無線通信装置702の受信回路44aや44b等が検出してRSSI検出データを制御装置46に出力する。次に、ステップE2で制御装置46は、RSSI検出データに基づいてRSSIと上限閾値Lth2とを比較してRSSI>Lth2か否かを判別する。RSSI>Lth2の場合は、ステップE3に移行して副励振素子P1〜P4の制御電極52a〜52dへの直流バイアス電圧を切換えて偏波切換設定を実行する(図21A,B参照)。   Under these DC bias voltage (polarization) switching conditions, RSSI is detected at step E1 of the flowchart shown in FIG. The RSSI is detected by the reception circuits 44 a and 44 b of the wireless communication device 702 and the RSSI detection data is output to the control device 46. Next, in step E2, the control device 46 compares RSSI with the upper limit threshold Lth2 based on the RSSI detection data and determines whether RSSI> Lth2. When RSSI> Lth2, the process proceeds to step E3 to switch the DC bias voltage to the control electrodes 52a to 52d of the auxiliary excitation elements P1 to P4 and execute the polarization switching setting (see FIGS. 21A and 21B).

その後、ステップE4に移行して制御装置46は、下限及び上限閾値Lth1、Lth2との関係がLth1≦RSSI<Lth2であるか否かを判別する。RSSI、下限及び上限閾値Lth1、Lth2との関係がLth1≦RSSI<Lth2となる場合は、現状の受信状態を維持する。   Thereafter, the process proceeds to step E4, and the control device 46 determines whether or not the relationship between the lower limit and upper limit threshold values Lth1 and Lth2 is Lth1 ≦ RSSI <Lth2. When the relationship between the RSSI, the lower limit and the upper limit thresholds Lth1 and Lth2 is Lth1 ≦ RSSI <Lth2, the current reception state is maintained.

上述のステップE2でRSSI>Lth2ではない場合、すなわち、RSSIがLth2以下の場合は、ステップE6に移行する。また、ステップE4でRSSI、下限及び上限閾値Lth1、Lth2との関係がLth1≦RSSI<Lth2でない場合は、ステップE5に移行して、直流バイアス電圧の切換え設定を元に戻した後に、ステップE6に移行する。ステップE6で制御装置46は、RSSIと下限閾値Lth1とを比較してRSSI≦Lth1か否かを判別する。   If RSSI> Lth2 is not satisfied in step E2 described above, that is, if RSSI is equal to or less than Lth2, the process proceeds to step E6. If the relationship between the RSSI, the lower limit and the upper limit thresholds Lth1 and Lth2 is not Lth1 ≦ RSSI <Lth2 in step E4, the process proceeds to step E5, and after the DC bias voltage switching setting is restored, the process returns to step E6. Transition. In step E6, the control device 46 compares the RSSI and the lower threshold Lth1, and determines whether RSSI ≦ Lth1.

RSSI≦がLth1の場合は、ステップE8に移行して制御装置46は、直流バイアス電圧の切換えて偏波切換設定を実行する。その後、ステップE9に移行して制御装置46は、RSSI、下限及び上限閾値Lth1、Lth2との関係がLth1≦RSSI<Lth2であるか否かを判別する。Lth1≦RSSI<Lth2の場合は、現状の受信状態を維持する。   When RSSI ≦ Lth1, the process proceeds to step E8, and the control device 46 executes the polarization switching setting by switching the DC bias voltage. Thereafter, the process proceeds to step E9, and the control device 46 determines whether or not the relationship between the RSSI, the lower limit and the upper limit thresholds Lth1 and Lth2 is Lth1 ≦ RSSI <Lth2. When Lth1 ≦ RSSI <Lth2, the current reception state is maintained.

また、ステップE9でRSSI、下限及び上限閾値Lth1、Lth2との関係がLth1≦RSSI<Lth2でない場合は、ステップE10に移行して、直流バイアス電圧の切換え設定を元に戻すと共に、ステップE11に移行してサブキャリアを変更する。その後、ステップE1に戻って上述した処理を繰り返すようになされる。   If the relationship between the RSSI, the lower limit and the upper limit thresholds Lth1 and Lth2 is not Lth1 ≦ RSSI <Lth2 in step E9, the process proceeds to step E10, the DC bias voltage switching setting is restored, and the process proceeds to step E11. And change the subcarrier. Thereafter, the process returns to step E1 to repeat the above-described processing.

このように、第7の実施例としての無線通信装置及びその制御方法によれば、本発明に係るアンテナANT1’及びANT2’が応用され、誘電性の基板29上には、八角形状を有した導電性の主励振素子51が配置され、この主励振素子51の対角線方向には、偏波制御用の半導電性の副励振素子P1〜P4が配置される。この副励振素子P1〜P4には制御電極52a,52b,52c、52dが設けられ、この制御電極52a,52b,52c、52dに供給する直流バイアス電圧を制御するようになされる。   Thus, according to the radio communication apparatus and the control method thereof as the seventh embodiment, the antennas ANT1 ′ and ANT2 ′ according to the present invention are applied, and the dielectric substrate 29 has an octagonal shape. A conductive main excitation element 51 is arranged, and in the diagonal direction of the main excitation element 51, semiconductive sub excitation elements P1 to P4 for polarization control are arranged. The auxiliary excitation elements P1 to P4 are provided with control electrodes 52a, 52b, 52c, and 52d, and the DC bias voltage supplied to the control electrodes 52a, 52b, 52c, and 52d is controlled.

上述した例では、一方の対角線方向の2つの副励振素子P1,P3の制御電極52a,52cへ順方向バイアス電圧を供給し、他方の対角線方向の2つの副励振素子P2,P4の制御電極52b,52dへ逆方向バイアス電圧を供給すると、主励振素子51と副励振素子P1、P3とが電気的に接続され、他方の対角線方向の副励振素子P2,P4は、絶縁された状態となるので、右旋偏波の特性を示す円偏波のアンテナ体を構成することができる。   In the above-described example, the forward bias voltage is supplied to the control electrodes 52a and 52c of the two sub-excitation elements P1 and P3 in one diagonal direction, and the control electrodes 52b of the two sub-excitation elements P2 and P4 in the other diagonal direction. , 52d is supplied with a reverse bias voltage, the main excitation element 51 and the sub excitation elements P1, P3 are electrically connected, and the other diagonal sub excitation elements P2, P4 are in an insulated state. In addition, a circularly polarized antenna body that exhibits right-handed polarization characteristics can be configured.

また、副励振素子P1,P3の制御電極52a,52cへ逆方向バイアス電圧を供給し、副励振素子P2,P4の制御電極52b,52dへ順方向バイアス電圧を供給すると、主励振素子51と副励振素子P2、P4とが電気的に接続され、他方の対角線方向の副励振素子P1,P3は、絶縁された状態となるので、左旋偏波の特性を示す円偏波のアンテナ体を構成することができる。   Further, when a reverse bias voltage is supplied to the control electrodes 52a and 52c of the sub excitation elements P1 and P3 and a forward bias voltage is supplied to the control electrodes 52b and 52d of the sub excitation elements P2 and P4, the main excitation element 51 and the sub excitation elements 51 The excitation elements P2 and P4 are electrically connected, and the other diagonal sub-excitation elements P1 and P3 are in an insulated state, thereby forming a circularly polarized antenna body exhibiting left-handed polarization characteristics. be able to.

更に、2つの対角線方向の四隅の制御電極52a,52b,52c,52dに全て順方向バイアス電圧を供給すると、直線偏波のアンテナ体を構成することができる。このように、制御電極52a,52b,52c、52dへの直流バイアス電圧の制御によって、副励振素子P1〜P4の導電性又は絶縁性を切り分け制御ができるので、主励振素子51と副励振素子P1〜P4と導電性又は絶縁性の組み合わせを選択できるようになる。従って、方形パッチアンテナの放射偏波を切り換えることができ、第4の実施例と同様にして直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の3種類のアンテナを1つの構造体で構成できるようになる。   Further, when a forward bias voltage is supplied to the two control electrodes 52a, 52b, 52c, and 52d at the four corners in the diagonal direction, a linearly polarized antenna body can be configured. As described above, since the conductivity or insulation of the sub-excitation elements P1 to P4 can be controlled separately by controlling the DC bias voltage to the control electrodes 52a, 52b, 52c, and 52d, the main excitation element 51 and the sub-excitation element P1. ~ P4 and a combination of conductivity or insulation can be selected. Accordingly, the radiation polarization of the rectangular patch antenna can be switched, and three types of antennas of linear polarization, right-handed polarization, and left-handed polarization can be configured with one structure as in the fourth embodiment. become.

また、コスト削減等の目的で、例えば、主励振素子51とこれに連続する4個の副励振素子P1〜P4を、対角線上の四隅すべてに設けず、一方の対角線上のみの2箇所だけに設け、もう一方の対角線上には、切り欠きをしないで主励振素子51の角を残しておく。そして、これらの2カ所の副励振素子P1,P3の導電性又は絶縁性を切り換えることにより、円偏波(右旋ないし左旋)と直線偏波の切り換えを行って、最適な通信品質が検出する、といったことも可能となる。   Further, for the purpose of cost reduction, for example, the main excitation element 51 and the four sub excitation elements P1 to P4 continuous to the main excitation element 51 are not provided at all the four corners on the diagonal line, but only at two places on one diagonal line. The corner of the main excitation element 51 is left on the other diagonal line without being cut out. Then, by switching the conductivity or insulation of these two sub-excitation elements P1 and P3, switching between circular polarization (right-handed or left-handed) and linearly polarized light is performed, and the optimum communication quality is detected. , And so on.

この実施例では、第5の実施例で説明した方形パッチアンテナANT1’及びANT2’を応用する場合について説明したが、これに限られることはなく、第6の実施例で説明した円形パッチパターンを有したアンテナ装置600を複数本実装した無線通信装置700を構成してもよい。第7の実施例と同様な効果が得られる。   In this embodiment, the case where the rectangular patch antennas ANT1 ′ and ANT2 ′ described in the fifth embodiment are applied has been described. However, the present invention is not limited to this, and the circular patch pattern described in the sixth embodiment is used. You may comprise the radio | wireless communication apparatus 700 which mounted the antenna device 600 which it has. The same effect as in the seventh embodiment can be obtained.

この発明は、複数の方形パッチアンテナを使用して信号を同時に送受信するMIMO通信システムに適用して極めて好適である。   The present invention is extremely suitable when applied to a MIMO communication system that transmits and receives signals simultaneously using a plurality of rectangular patch antennas.

本発明に係る第1の実施例としてのアンテナ装置100の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the antenna apparatus 100 as a 1st Example which concerns on this invention. (A)及び(B)は、アンテナ装置100の構造例を示す上面図及びそのX1−X1矢視断面図である。(A) And (B) is the top view which shows the structural example of the antenna apparatus 100, and its X1-X1 arrow sectional drawing. (A)〜(C)は、アンテナ装置100の積層構造例を示す分解上面図である。(A)-(C) are the exploded top views which show the laminated structure example of the antenna apparatus 100. FIG. 第2の実施例としてのアンテナ装置200の構成例を示す上面図である。It is a top view which shows the structural example of the antenna apparatus 200 as a 2nd Example. (A)〜(C)は、MEMSスイッチSW1’等の構成例及びその動作例を示す上面図及び断面図である。FIGS. 7A to 7C are a top view and a cross-sectional view illustrating a configuration example and an operation example of the MEMS switch SW <b> 1 ′ and the like. 第3の実施例としてのアンテナ装置300の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the antenna apparatus 300 as a 3rd Example. アンテナ装置100を応用した第4の実施例としての無線通信装置400の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the radio | wireless communication apparatus 400 as a 4th Example to which the antenna apparatus 100 is applied. アンテナ装置100を応用した無線通信装置400の制御例を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a control example of a wireless communication device 400 to which the antenna device 100 is applied. (A)及び(B)は、MIMO通信方式における無線通信装置401、402間の非反射時の送受信例を示す図である。(A) And (B) is a figure which shows the example of transmission / reception at the time of the non-reflection between the radio | wireless communication apparatuses 401 and 402 in a MIMO communication system. (A)及び(B)は、MIMO通信方式における無線通信装置401、202間に反射物403が存在する場合の送受信例を示す図である。(A) And (B) is a figure which shows the example of transmission / reception in case the reflector 403 exists between the radio | wireless communication apparatuses 401 and 202 in a MIMO communication system. スイッチ(偏波)切換制御時の閾値設定例を示すRSSIの検出レベル図である。It is a detection level figure of RSSI which shows the example of a threshold setting at the time of switch (polarization) change control. 受信側の無線通信装置402における偏波切換時の制御例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a control example at the time of polarization switching in the radio communication device 402 on the receiving side. 第5の実施例としてのアンテナ装置500の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the antenna apparatus 500 as a 5th Example. (A)及び(B)は、アンテナ装置500の構造例を示す上面図及びそのX1−X1矢視断面図である。(A) And (B) is the top view which shows the structural example of the antenna apparatus 500, and its X1-X1 arrow sectional drawing. (A)〜(C)は、アンテナ装置500の積層構造例を示す分解上面図である。(A)-(C) are the exploded top views which show the laminated structure example of the antenna apparatus 500. FIG. (A)及び(B)は、副励振素子P1等を導電性又は絶縁性にする制御例を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the example of control which makes subexcitation element P1 etc. electroconductive or insulative. 第6の実施例としてのアンテナ装置600の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the antenna apparatus 600 as a 6th Example. アンテナ装置500を応用した第7の実施例としての無線通信装置700の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the radio | wireless communication apparatus 700 as a 7th Example to which the antenna apparatus 500 is applied. アンテナ装置500を応用した無線通信装置700の制御例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a control example of a wireless communication device 700 to which the antenna device 500 is applied. (A)及び(B)は、MIMO通信方式における無線通信装置701、702間の非反射時の送受信例を示す図である。(A) And (B) is a figure which shows the example of transmission / reception at the time of the non-reflection between the radio | wireless communication apparatuses 701 and 702 in a MIMO communication system. (A)及び(B)は、MIMO通信方式における無線通信装置701、702間に反射物403が存在する場合の送受信例を示す図である。(A) And (B) is a figure which shows the example of transmission / reception when the reflector 403 exists between the radio | wireless communication apparatuses 701 and 702 in a MIMO communication system. 直流バイアス電圧(偏波)切換制御時の閾値設定例を示すRSSIの検出レベル図である。It is a detection level figure of RSSI which shows the example of a threshold setting at the time of direct-current bias voltage (polarization) switching control. 受信側の無線通信装置702における偏波切換時の制御例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of control at the time of polarization switching in the wireless communication device 702 on the reception side. 従来例に係るMIMO通信方式による信号伝搬時の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example at the time of the signal propagation by the MIMO communication system concerning a prior art example. MIMO通信方式における直線偏波用のアンテナ取付け例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the antenna attachment example for a linearly polarized wave in a MIMO communication system. MIMO通信方式における円偏波用のアンテナ取付け例を示す正面図である。It is a front view which shows the example of antenna attachment for circular polarization in a MIMO communication system. 送信端末装置=右旋・右旋偏波設定時の受信端末装置における受信例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the example of reception in the receiving terminal device at the time of transmission terminal device = right-handed rotation / right-handed polarization setting. 送信端末装置=右旋・左旋偏波設定時の受信端末装置における受信例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the example of reception in the receiving terminal device at the time of transmission terminal device = right-handed rotation / left-handed polarization setting.

符号の説明Explanation of symbols

11,31,51,61・・・主励振素子、12a〜12d,P1〜P4・・・副励振素子、13a〜13d・・・制御端子、17・・・接地パターン17、18・・・ストリップライン、19・・・絶縁性の基板、29・・・誘電性の基板、40,40’・・・通信制御ユニット、41,42・・・送受切換スイッチ、44a,44b・・・受信回路、45a,45b・・・送信回路、46・・・制御装置、47・・・スイッチ制御回路、52a〜52d・・・制御電極、57・・・機能制御回路、100,200,300,500,600・・・アンテナ装置、400,401,402,700,701,702・・・無線通信装置
11, 31, 51, 61 ... main excitation elements, 12a to 12d, P1 to P4 ... auxiliary excitation elements, 13a to 13d ... control terminals, 17 ... grounding patterns 17, 18 ... strips Line, 19 ... insulating substrate, 29 ... dielectric substrate, 40, 40 '... communication control unit, 41, 42 ... transmission / reception changeover switch, 44a, 44b ... receiving circuit, 45a, 45b ... transmission circuit, 46 ... control device, 47 ... switch control circuit, 52a-52d ... control electrode, 57 ... function control circuit, 100, 200, 300, 500, 600 ... Antenna device, 400, 401, 402, 700, 701, 702 ... Wireless communication device

Claims (16)

所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、
前記平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、
前記小片部に設けられた制御電極とを備え、
前記制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えることを特徴とするアンテナ装置。
A conductive planar antenna body having a predetermined shape and disposed on a dielectric substrate;
A semi-conductive small piece for polarization control disposed in a diagonal direction of the planar antenna body, and
A control electrode provided on the small piece,
An antenna device characterized by switching a radiation polarization of a planar antenna by controlling a DC bias voltage supplied to the control electrode.
前記平面アンテナ本体部で2つの対角線方向の四隅に、制御電極を有した小片部が各々配置され、
一方の前記対角線方向の2つの小片部の制御電極へ順方向バイアス電圧を供給し、他方の前記対角線方向の2つの小片部の制御電極へ逆方向バイアス電圧を供給することを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
Small pieces each having a control electrode are arranged at two diagonal corners of the planar antenna body,
The forward bias voltage is supplied to one of the control electrodes of the two small pieces in the diagonal direction, and the reverse bias voltage is supplied to the control electrode of the other two pieces in the diagonal direction. The antenna device according to 1.
前記平面アンテナ本体部で2つの対角線方向の四隅に、制御電極を有した小片部が各々配置され、
全ての前記小片部の制御電極へ順方向バイアス電圧を供給することを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
Small pieces each having a control electrode are arranged at two diagonal corners of the planar antenna body,
2. The antenna device according to claim 1, wherein a forward bias voltage is supplied to all the control electrodes of the small pieces.
前記小片部を導電性にするときは、順方向バイアス電圧によって前記誘電性の基板から当該小片部へイオンが注入され、
前記小片部を絶縁性にするときは、逆方向バイアス電圧によって当該小片部から前記誘電性の基板へイオンが引き抜かれることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
When making the small piece conductive, ions are implanted from the dielectric substrate into the small piece by a forward bias voltage,
2. The antenna device according to claim 1, wherein when the small piece portion is made insulative, ions are extracted from the small piece portion to the dielectric substrate by a reverse bias voltage.
前記平面アンテナ本体部が、方形パッチパターン又は円形パッチパターンから構成されることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the planar antenna main body is formed of a square patch pattern or a circular patch pattern. 前記半導電性の小片部は、
ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール又はポリアズレンのいずれかの樹脂部材から構成されることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
The semiconductive piece is
2. The antenna device according to claim 1, wherein the antenna device is made of a resin member of any one of polyacetylene, polythiophene, polyaniline, polypyrrole, and polyazulene.
前記誘電性の基板には、
シリコンゲル、アクリロニトリルゲル又は多糖類高分子ポリマーのいずれかの固体電解質部材が使用されることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
The dielectric substrate includes
2. The antenna device according to claim 1, wherein a solid electrolyte member of any one of silicon gel, acrylonitrile gel, or polysaccharide polymer is used.
二以上のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置の各々に接続され、多入力多出力通信方式により信号を送受信する送受信回路が二以上と、
前記アンテナ装置及び前記送受信回路を制御する通信制御回路とを備え、
前記アンテナ装置の各々は、
誘電性の基板と、所定形状を有して前記基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、
前記平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、
前記小片部に設けられた制御電極とを備え、
前記制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えることを特徴とする無線通信装置。
Two or more antenna devices;
Two or more transmission / reception circuits that are connected to each of the antenna devices and transmit / receive signals by a multi-input multi-output communication method,
A communication control circuit for controlling the antenna device and the transmission / reception circuit;
Each of the antenna devices is
A dielectric substrate, and a conductive planar antenna body having a predetermined shape and disposed on the substrate;
A semi-conductive small piece for polarization control disposed in a diagonal direction of the planar antenna body, and
A control electrode provided on the small piece,
A radio communication apparatus characterized by switching a radiation polarization of a planar antenna by controlling a DC bias voltage supplied to the control electrode.
前記通信制御回路は、
前記送受信回路により受信された信号の品質に応じて前記アンテナ装置の制御電極への直流バイアス電圧を制御することを特徴とする請求項8に記載の無線通信装置。
The communication control circuit includes:
9. The wireless communication apparatus according to claim 8, wherein a DC bias voltage to the control electrode of the antenna apparatus is controlled according to the quality of the signal received by the transmission / reception circuit.
前記通信制御回路は、
前記送受信回路により受信された信号の品質に応じて当該送受信回路によって送信される信号のサブキャリア変調方式を制御することを特徴とする請求項8に記載の無線通信装置。
The communication control circuit includes:
The radio communication apparatus according to claim 8, wherein a subcarrier modulation scheme of a signal transmitted by the transmission / reception circuit is controlled according to a quality of the signal received by the transmission / reception circuit.
前記送受信回路は、
前記多入力多出力通信方式により信号を受信する受信回路と、
前記多入力多出力通信方式により信号を送信する送信回路と、
一方が前記受信回路及び送信回路に接続され、他方が前記アンテナ装置に接続された給電回路と、
前記給電回路のそれぞれの接続先を前記受信回路又は前記送信回路の何れかに切り替えるスイッチとを有することを特徴とする請求項8に記載の無線通信装置。
The transceiver circuit is
A receiving circuit for receiving a signal by the multi-input multi-output communication method;
A transmission circuit for transmitting a signal by the multi-input multi-output communication method;
A feeding circuit in which one is connected to the receiving circuit and the transmitting circuit and the other is connected to the antenna device;
The wireless communication apparatus according to claim 8, further comprising: a switch that switches a connection destination of each of the power feeding circuits to either the reception circuit or the transmission circuit.
所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、前記平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、前記小片部に設けられた制御電極とを備え、前記制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えるアンテナ装置を有して多入力多出力通信方式による信号を送受信する無線通信装置の制御方法であって、
前記アンテナ装置の制御電極への直流バイアス電圧を設定するステップと、
設定された前記制御電極への直流バイアス電圧によって構成される平面アンテナの通信品質を検出するステップと、
検出された前記平面アンテナの通信品質に基づいて前記制御電極への直流バイアス電圧の設定を保持するステップと、
保持された前記制御電極への直流バイアス電圧の設定によって通信を実行するステップとを有することを特徴とする無線通信装置の制御方法。
A conductive planar antenna body having a predetermined shape and disposed on a dielectric substrate; a semi-conductive small piece for polarization control disposed in a diagonal direction of the planar antenna body; and A control electrode provided on the small piece, and having an antenna device for switching the radiation polarization of the planar antenna by controlling a DC bias voltage supplied to the control electrode, and transmitting and receiving signals by a multi-input multi-output communication method A method for controlling a wireless communication device, comprising:
Setting a DC bias voltage to the control electrode of the antenna device;
Detecting communication quality of a planar antenna constituted by a set DC bias voltage to the control electrode;
Holding a setting of a DC bias voltage to the control electrode based on the detected communication quality of the planar antenna;
And a step of executing communication by setting a DC bias voltage to the held control electrode.
前記制御電極への直流バイアス電圧の設定を保持する際に、
当該制御電極への直流バイアス電圧を設定するステップと、
設定された前記制御電極への直流バイアス電圧によって構成される平面アンテナの通信品質を検出するステップと、
検出された前記平面アンテナの通信品質が最適であるか否かを判別するステップと、
最適であると判別された前記制御電極への直流バイアス電圧の設定を更新保持するステップとを順次繰り返すことを特徴とする請求項12に記載の無線通信装置の制御方法。
When holding the setting of the DC bias voltage to the control electrode,
Setting a DC bias voltage to the control electrode;
Detecting communication quality of a planar antenna constituted by a set DC bias voltage to the control electrode;
Determining whether the detected communication quality of the planar antenna is optimal; and
The method of controlling a wireless communication device according to claim 12, wherein the step of updating and holding the setting of the DC bias voltage to the control electrode determined to be optimal is sequentially repeated.
所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、前記平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、前記小片部に設けられた制御電極とを備え、前記制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えるアンテナ装置を有して多入力多出力通信方式による信号を送受信する無線通信装置用の制御プログラムであって、
前記アンテナ装置の制御電極への直流バイアス電圧を設定するステップと、
設定された前記制御電極への直流バイアス電圧によって構成される平面アンテナの通信品質を検出するステップと、
検出された前記平面アンテナの通信品質に基づいて前記制御電極への直流バイアス電圧の設定を保持するステップと、
保持された前記制御電極への直流バイアス電圧の設定によって通信を実行するステップとを有することを特徴とするコンピュータ処理可能なプログラム。
A conductive planar antenna body having a predetermined shape and disposed on a dielectric substrate; a semi-conductive small piece for polarization control disposed in a diagonal direction of the planar antenna body; and A control electrode provided on the small piece, and having an antenna device for switching the radiation polarization of the planar antenna by controlling a DC bias voltage supplied to the control electrode, and transmitting and receiving signals by a multi-input multi-output communication method A control program for a wireless communication device,
Setting a DC bias voltage to the control electrode of the antenna device;
Detecting communication quality of a planar antenna constituted by a set DC bias voltage to the control electrode;
Holding a setting of a DC bias voltage to the control electrode based on the detected communication quality of the planar antenna;
And a step of executing communication by setting a DC bias voltage to the held control electrode.
前記制御電極への直流バイアス電圧の設定を保持するステップには、
当該制御電極の直流バイアス電圧を設定するステップと、
設定された前記制御電極への直流バイアス電圧によって構成される平面アンテナの通信品質を検出するステップと、
検出された前記平面アンテナの通信品質が最適であるか否かを判別するステップと、
最適であると判別された前記制御電極への直流バイアス電圧の設定を更新保持するステップとを順次繰り返す処理が含まれることを特徴とする請求項14に記載のコンピュータ処理可能なプログラム。
In the step of holding the setting of the DC bias voltage to the control electrode,
Setting a DC bias voltage of the control electrode;
Detecting communication quality of a planar antenna constituted by a set DC bias voltage to the control electrode;
Determining whether the detected communication quality of the planar antenna is optimal; and
15. The computer-processable program according to claim 14, further comprising a step of sequentially repeating the step of updating and holding the setting of the DC bias voltage to the control electrode determined to be optimal.
所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、当該平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、この小片部に設けられた制御電極とを備え、制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えるアンテナ装置を有して多入力多出力通信方式による信号を送受信する無線通信装置用の制御プログラムを記述した記録媒体であって、
前記請求項14又は/及び15に記載のプログラムを記述して構成されることを特徴とするコンピュータ処理可能なプログラムの記録媒体。
A conductive planar antenna body having a predetermined shape and disposed on a dielectric substrate; a polarization-controlling semi-conductive piece disposed in a diagonal direction of the planar antenna body; and A radio having a control electrode provided on a small piece portion and having an antenna device for switching a radiation polarization of a planar antenna by controlling a DC bias voltage supplied to the control electrode and transmitting / receiving a signal by a multi-input multi-output communication method A recording medium describing a control program for a communication device,
16. A computer-processable program recording medium comprising the program according to claim 14 or / and 15 described therein.
JP2005164829A 2005-06-03 2005-06-03 ANTENNA DEVICE, WIRELESS COMMUNICATION DEVICE, ITS CONTROL METHOD, COMPUTER-PROCESSED PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM THEREOF Expired - Fee Related JP4729989B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005164829A JP4729989B2 (en) 2005-06-03 2005-06-03 ANTENNA DEVICE, WIRELESS COMMUNICATION DEVICE, ITS CONTROL METHOD, COMPUTER-PROCESSED PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM THEREOF
US11/443,146 US7952525B2 (en) 2005-06-03 2006-05-31 Antenna device associated wireless communication apparatus and associated control methodology for multi-input and multi-output communication systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005164829A JP4729989B2 (en) 2005-06-03 2005-06-03 ANTENNA DEVICE, WIRELESS COMMUNICATION DEVICE, ITS CONTROL METHOD, COMPUTER-PROCESSED PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM THEREOF

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2006340235A true JP2006340235A (en) 2006-12-14
JP2006340235A5 JP2006340235A5 (en) 2007-11-08
JP4729989B2 JP4729989B2 (en) 2011-07-20

Family

ID=37560358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005164829A Expired - Fee Related JP4729989B2 (en) 2005-06-03 2005-06-03 ANTENNA DEVICE, WIRELESS COMMUNICATION DEVICE, ITS CONTROL METHOD, COMPUTER-PROCESSED PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM THEREOF

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4729989B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009094866A (en) * 2007-10-10 2009-04-30 Univ Of Electro-Communications Structure of antenna control circuit substrate and antenna unit
JP2012044298A (en) * 2010-08-16 2012-03-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Radio communication system
US8502745B2 (en) 2008-08-19 2013-08-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Antenna apparatus
WO2014148012A1 (en) * 2013-03-18 2014-09-25 パナソニック株式会社 Antenna switching device
JP2016163185A (en) * 2015-03-02 2016-09-05 東芝テック株式会社 Antenna and polarization changeover method therefor
JP2017188925A (en) * 2017-05-25 2017-10-12 東芝テック株式会社 Antenna and polarization changeover method therefor
JP2020502947A (en) * 2016-12-23 2020-01-23 ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド Antenna, lighting system and communication system
CN112397884A (en) * 2020-10-22 2021-02-23 重庆品胜科技有限公司 Plane antenna

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58141006A (en) * 1982-02-17 1983-08-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Diversity antenna for circular polarized wave
JPH01179613U (en) * 1988-06-08 1989-12-22
JP2000004119A (en) * 1998-06-17 2000-01-07 Nec Corp Polarized wave switching antenna
JP2002502128A (en) * 1998-02-02 2002-01-22 ユニアックス コーポレイション X-Y addressable electrical microswitch array and sensor matrix using the same
JP2004064059A (en) * 2002-06-05 2004-02-26 Konica Minolta Holdings Inc Organic thin film transistor, organic thin film transistor sheet, and their manufacturing method
JP2004304760A (en) * 2002-11-26 2004-10-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Communication method, transmitter and receiver
JP2005510866A (en) * 2001-11-30 2005-04-21 シン フイルム エレクトロニクス エイエスエイ Foldable memory layer

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58141006A (en) * 1982-02-17 1983-08-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Diversity antenna for circular polarized wave
JPH01179613U (en) * 1988-06-08 1989-12-22
JP2002502128A (en) * 1998-02-02 2002-01-22 ユニアックス コーポレイション X-Y addressable electrical microswitch array and sensor matrix using the same
JP2000004119A (en) * 1998-06-17 2000-01-07 Nec Corp Polarized wave switching antenna
JP2005510866A (en) * 2001-11-30 2005-04-21 シン フイルム エレクトロニクス エイエスエイ Foldable memory layer
JP2004064059A (en) * 2002-06-05 2004-02-26 Konica Minolta Holdings Inc Organic thin film transistor, organic thin film transistor sheet, and their manufacturing method
JP2004304760A (en) * 2002-11-26 2004-10-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Communication method, transmitter and receiver

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009094866A (en) * 2007-10-10 2009-04-30 Univ Of Electro-Communications Structure of antenna control circuit substrate and antenna unit
US8502745B2 (en) 2008-08-19 2013-08-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Antenna apparatus
KR101484749B1 (en) * 2008-08-19 2015-01-21 삼성전자주식회사 An antenna apparatus
JP2012044298A (en) * 2010-08-16 2012-03-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Radio communication system
WO2014148012A1 (en) * 2013-03-18 2014-09-25 パナソニック株式会社 Antenna switching device
JP2014183398A (en) * 2013-03-18 2014-09-29 Panasonic Corp Antenna changeover device
US9379803B2 (en) 2013-03-18 2016-06-28 Panasonic Corporation Antenna switching device
JP2016163185A (en) * 2015-03-02 2016-09-05 東芝テック株式会社 Antenna and polarization changeover method therefor
JP2020502947A (en) * 2016-12-23 2020-01-23 ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド Antenna, lighting system and communication system
JP2017188925A (en) * 2017-05-25 2017-10-12 東芝テック株式会社 Antenna and polarization changeover method therefor
CN112397884A (en) * 2020-10-22 2021-02-23 重庆品胜科技有限公司 Plane antenna

Also Published As

Publication number Publication date
JP4729989B2 (en) 2011-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7952525B2 (en) Antenna device associated wireless communication apparatus and associated control methodology for multi-input and multi-output communication systems
JP4729989B2 (en) ANTENNA DEVICE, WIRELESS COMMUNICATION DEVICE, ITS CONTROL METHOD, COMPUTER-PROCESSED PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM THEREOF
JP4345719B2 (en) ANTENNA DEVICE AND WIRELESS COMMUNICATION DEVICE
US8085202B2 (en) Wideband, high isolation two port antenna array for multiple input, multiple output handheld devices
US7469152B2 (en) Method and apparatus for an adaptive multiple-input multiple-output (MIMO) wireless communications systems
Sharawi et al. An 800 MHz 2$\,\times\, $1 Compact MIMO Antenna System for LTE Handsets
US8068068B2 (en) Coverage antenna apparatus with selectable horizontal and vertical polarization elements
US10312589B2 (en) Antenna directivity control system and radio device
US20100103052A1 (en) Antenna assembly
Malviya et al. MIMO antennas for wireless communication: theory and design
WO2006023247A1 (en) System and method for an omnidirectional planar antenna apparatus with selectable elements
EP2122763B1 (en) Planar tripolar antenna
US8155607B2 (en) Antenna apparatus of portable terminal
US20130271339A1 (en) Multi-antenna and electronic device
US20110279344A1 (en) Radio frequency patch antennas for wireless communications
JP2006340234A (en) Antenna device, wireless communication apparatus, control method thereof, computer processable program, and recording medium thereof
JP4208518B2 (en) Apparatus for receiving and / or transmitting signals using radiation diversity
TW201223183A (en) LTE antenna pair for MIMO/diversity operation in the LTE/GSM bands
EP2688146B1 (en) Dual-band LTE MIMO antenna
JP2006041563A (en) Antenna device and radio communication device
US9325079B2 (en) Mobile terminal
JP3988721B2 (en) ANTENNA DEVICE, RADIO DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE
KR102568208B1 (en) Electronic device having an antenna
JP2007215133A (en) Dipole antenna and multi-antenna unit
JP2006033306A (en) Radio communications apparatus and control method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070920

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070920

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090414

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090421

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090622

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20090916

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20091105

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100330

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110322

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110404

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140428

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140428

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees