JP2010161612A - Antenna unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気的に主放射方向を切り換え可能である指向性可変なアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device with variable directivity that can electrically switch a main radiation direction.
IEEE802.11a/b/g規格に準拠した無線LANやBluetoothなど、無線技術を応用した機器が近年急速に普及している。携帯オーディオ機器やデジタルカメラなどのポータブル機器から、薄型テレビやDVDレコーダなどの据え置き機器まで、その種類は様々である。 In recent years, devices using wireless technology such as wireless LAN and Bluetooth conforming to the IEEE 802.11a / b / g standard have been rapidly spread. There are various types from portable devices such as portable audio devices and digital cameras to stationary devices such as flat-screen TVs and DVD recorders.
電気機器に無線通信回路を搭載した場合に問題となるのが、通信の安定性である。電波には、送信機から受信機まで反射をせずに到達する“直接波”成分と、壁や地面などで反射した後に到達する“反射波”成分が存在する。ここで、ある受信地点において反射波の成分と直接波の成分の位相が180度ずれた場合、周囲に比べて電力が極端に小さくなる“マルチパスフェージング”という現象が発生する。これは、送信機と受信機の距離が十分に近い場合にも起こる可能性があり、通信不安定の要因となっている。 When a wireless communication circuit is mounted on an electrical device, the problem is communication stability. A radio wave has a “direct wave” component that arrives without reflection from the transmitter to the receiver, and a “reflected wave” component that arrives after being reflected by a wall or the ground. Here, when the phase of the reflected wave component and the direct wave component is shifted by 180 degrees at a certain reception point, a phenomenon called “multipath fading” occurs in which the power is extremely small compared to the surroundings. This may occur even when the distance between the transmitter and the receiver is sufficiently close, and this causes communication instability.
無線通信回路が、アンテナダイバーシティに対応している場合、複数のアンテナ素子のうち、いずれか1個が電力を確保していればいいので、この現象を回避することができる。一方で、無線通信回路が、アンテナダイバーシティに対応していない場合、又はアンテナ素子を複数設置する空間がない場合、マルチパスフェージングは深刻な問題となりうる。 When the wireless communication circuit is compatible with antenna diversity, any one of the plurality of antenna elements only needs to secure power, so this phenomenon can be avoided. On the other hand, when the wireless communication circuit does not support antenna diversity, or when there is no space for installing a plurality of antenna elements, multipath fading can be a serious problem.
この問題を解決するための従来技術として、例えば、特許文献1に記載された指向性適応型アンテナであるアレーアンテナ装置を使用することが考えられる。特許文献1のアレーアンテナ装置は、誘電体支持基板上に垂直に設置された半波長ダイポールアンテナの周囲を取り囲むように、3つのプリント配線基板が配置されて構成されている。半波長ダイポールアンテナへは、平衡型給電ケーブルを介して高周波信号が供給される。また、各プリント配線基板の裏面には、2つのプリントアンテナ素子(導体パターンにてなる素子)を一組として、2組の無給電アンテナ素子(非励振素子)が平行に設けられており、各無給電アンテナ素子において、2つのプリントアンテナ素子は所定の隙間を有して対向するように設けられている。各プリントアンテナ素子の対向側端部にはスルーホール導体が設けられ、プリント配線基板の表側の電極端子に接続されている。各無給電アンテナ素子において、2つの電極端子間には可変容量ダイオードが実装され、各電極端子はさらに高周波阻止用高抵抗を介してペアケーブルに接続され、ペアケーブルは、当該アレーアンテナ装置の指向特性を制御するコントローラの印加バイアス電圧端子DC+及びDC−に接続されている。コントローラからの印加バイアス電圧を切り換えることにより、無給電アンテナ素子に接続された可変容量ダイオードのリアクタンス値が変化する。これにより、各無給電アンテナ素子の電気長を、半波長ダイポールアンテナと比較して変化させ、当該アレーアンテナ装置の平面指向特性を変化させている。 As a conventional technique for solving this problem, for example, it is conceivable to use an array antenna apparatus which is a directional adaptive antenna described in Patent Document 1. The array antenna device of Patent Document 1 is configured by arranging three printed wiring boards so as to surround the periphery of a half-wave dipole antenna installed vertically on a dielectric support substrate. A high-frequency signal is supplied to the half-wave dipole antenna via a balanced feed cable. In addition, on the back surface of each printed circuit board, two sets of parasitic antenna elements (non-excited elements) are provided in parallel, with two printed antenna elements (elements made of a conductor pattern) as a set. In the parasitic antenna element, the two printed antenna elements are provided to face each other with a predetermined gap. A through-hole conductor is provided at the opposite end of each printed antenna element, and is connected to the electrode terminal on the front side of the printed wiring board. In each parasitic antenna element, a variable capacitance diode is mounted between two electrode terminals, each electrode terminal is further connected to a pair cable via a high frequency blocking high resistance, and the pair cable is directed to the array antenna device. It is connected to applied bias voltage terminals DC + and DC− of a controller that controls the characteristics. By switching the bias voltage applied from the controller, the reactance value of the variable capacitance diode connected to the parasitic antenna element changes. Thereby, the electrical length of each parasitic antenna element is changed as compared with the half-wave dipole antenna, and the plane directivity of the array antenna apparatus is changed.
特許文献1のアレーアンテナ装置のような指向性適応型アンテナを通信用アンテナとして採用し、マルチパスフェージングが起こっている場所では指向性を切り換えることで、直接波と反射波の割合が変わるため、電力の落ち込みを低減することが可能となる。 By adopting a directivity adaptive antenna such as the array antenna apparatus of Patent Document 1 as a communication antenna and switching the directivity in a place where multipath fading occurs, the ratio of the direct wave and the reflected wave changes. It is possible to reduce the power drop.
特許文献1に記載の適応型アンテナを無線通信機器に使用することにより、通信の安定度を高めることができる。しかしながら、上記従来の適応型アンテナを金属で覆われた無線通信機器に内蔵した場合、放射された電波は、アンテナの周辺に存在する筐体の金属部分や、無線通信機器の金属部品によって複雑に反射し、放射波と反射波が干渉することによって、所望の指向性が得られなくなるという課題があった。 By using the adaptive antenna described in Patent Document 1 for a wireless communication device, the stability of communication can be increased. However, when the conventional adaptive antenna is built in a wireless communication device covered with metal, the radiated radio waves are complicated by the metal part of the casing around the antenna and the metal parts of the wireless communication device. There is a problem that desired directivity cannot be obtained due to reflection and interference between the radiated wave and the reflected wave.
本発明の目的は、前述した従来の課題を解決するもので、アンテナが金属筐体に囲まれた場合においても指向性を変化させることができる、指向性可変なアンテナ装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and to provide an antenna device with variable directivity that can change directivity even when the antenna is surrounded by a metal casing. .
本発明の態様によれば、
互いに異なる開口幅をそれぞれ有する少なくとも2つの導波管と、
上記少なくとも2つの導波管をそれらの一端において互いに接続する導波管接続部と、
上記導波管接続部内に設けられた可変指向性アンテナとを備えたアンテナ装置であって、
上記可変指向性アンテナの指向性を切り換えることにより、上記可変指向性アンテナから送受信される電波を、上記少なくとも2つの導波管のうちのいずれか1つに伝搬させることを特徴とする。
According to an aspect of the invention,
At least two waveguides each having a different aperture width;
A waveguide connection connecting the at least two waveguides to each other at one end thereof;
An antenna device comprising a variable directivity antenna provided in the waveguide connecting portion,
By switching the directivity of the variable directivity antenna, a radio wave transmitted and received from the variable directivity antenna is propagated to any one of the at least two waveguides.
上記アンテナ装置において、
上記可変指向性アンテナは、誘電体基板上に導体パターンとしてそれぞれ形成された1つの給電アンテナ素子及び少なくとも1つの無給電アンテナ素子と、上記少なくとも1つの無給電アンテナ素子の電気長を切り換えるためのスイッチ回路とを備え、
上記各無給電アンテナ素子は、上記スイッチ回路により電気長を切り換えることにより上記給電アンテナ素子に対して反射器として動作することを特徴とする。
In the antenna device,
The variable directivity antenna includes a feed antenna element and at least one parasitic antenna element each formed as a conductor pattern on a dielectric substrate, and a switch for switching the electrical length of the at least one parasitic antenna element. With circuit,
Each parasitic antenna element operates as a reflector with respect to the feeding antenna element by switching the electrical length by the switch circuit.
また、上記アンテナ装置において、上記導波管のうちの少なくとも2つは、上記導波管接続部を基準として実質的に同じ方向に開口を有することを特徴とする。 In the antenna device, at least two of the waveguides have openings in substantially the same direction with respect to the waveguide connection portion.
さらに、上記アンテナ装置において、上記導波管のうちの少なくとも2つは、上記導波管接続部を基準として異なる方向に開口を有することを特徴とする。 Further, in the antenna device, at least two of the waveguides have openings in different directions with respect to the waveguide connection portion.
またさらに、上記アンテナ装置において、上記少なくとも2つの導波管は可動な導体壁を挟んで互いに隣接し、上記各導波管の開口幅は、上記導体壁を移動させることにより調整されることを特徴とする。 Still further, in the antenna device, the at least two waveguides are adjacent to each other across a movable conductor wall, and the opening width of each waveguide is adjusted by moving the conductor wall. Features.
本発明のアンテナ装置によれば、アンテナ装置は金属に覆われているので、周辺の金属部品による複雑な反射がなく、無線通信機器の外部へ高効率に放射を行うことができる。また、本発明のアンテナ装置は、開口幅が異なる複数の導波管を備えており、電波が伝搬する導波管を選択することで、放射又は受信される電波のビーム幅を変化させることができる。これにより、無線通信機器の金属筐体や金属部品が無線通信機器内のアンテナ装置の近くに存在した場合にも、それらの影響で利得の低下を引き起こすことなく、指向性の切り換えを行うことが可能となる。 According to the antenna device of the present invention, since the antenna device is covered with metal, there is no complicated reflection by surrounding metal parts, and radiation can be performed with high efficiency to the outside of the wireless communication device. The antenna device of the present invention includes a plurality of waveguides having different opening widths, and the beam width of the radiated or received radio waves can be changed by selecting a waveguide through which the radio waves propagate. it can. As a result, even when the metal casing or metal part of the wireless communication device is present near the antenna device in the wireless communication device, the directivity can be switched without causing a decrease in gain due to the influence of the metal housing or metal part. It becomes possible.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。明細書及び図面を通じて、同様の構成要素には同様の符号を用い、繰り返しの説明は省略する。また、各図面に示すXYZ座標を参照する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. Throughout the specification and the drawings, like reference numerals are used for like components, and repeated description is omitted. Further, reference is made to XYZ coordinates shown in each drawing.
第1の実施形態.
図1は、本発明の第1の実施形態に係るアンテナ装置2を備えた無線通信機器1を示す全体図であり、図2は、図1のアンテナ装置2の詳細構成を示す上面図であり、図3は、図2のアンテナ基板30の詳細構成を示す正面図である。
First embodiment.
FIG. 1 is an overall view showing a wireless communication device 1 including an
無線通信機器1は、図1に示すようなテレビジョン装置であるか、又は再生装置(例えばDVDプレーヤ)等であり、金属筐体を備えて構成される。無線通信機器1の金属筐体の一部を切り欠いて、可変指向性アンテナと複数の導波管とを備えて構成されるアンテナ装置2が挿入されて設けられる。詳しくは、本実施形態のアンテナ装置2は、図1及び図2に示すように、導体板により実質的に直方体形状に構成され、その+X側の面は、電波の送受信のために導体板なしで開放される(図2では、+Z側の面の導体板も説明のために除去して示した。他の上面図でも同様である。)。本実施形態のアンテナ装置2は、図2に示すように、X軸方向にそれぞれ延在し、金属壁21を挟んでY軸方向に互いに隣接する2つの矩形導波管11,12を備え、導波管11,12はそれぞれ、異なる開口幅(又は導波管幅)L1,L2を有するように構成される。本実施形態において、L1>L2である。従って、導波管11,12は、大きな導波管の中央に金属壁21を挿入して分割した構成に相当する。また、導波管11,12の一端(本実施形態では−X側の端部)は、導波管接続部10において互いに接続される。アンテナ装置2はさらに、導波管接続部10において、可変指向性アンテナとして動作するアンテナ基板30を備える。図3に示すように、アンテナ基板30は、誘電体プリント配線基板上にスリーブアンテナとしてパターン形成された給電アンテナ素子31と、半波長ダイポールアンテナとしてパターン形成された2つの無給電アンテナ素子32,33とを備えて構成される。給電アンテナ素子31と無給電アンテナ素子32,33とは、Z軸方向に平行に設けられる。給電アンテナ素子31の一端に高周波コネクタとして設けられた給電点41は、無線通信回路(図示せず)と接続され、これにより給電アンテナ素子31を介して無線信号が送受信される。各無給電アンテナ素子32,33には、当該素子の電気長を調整するためのスイッチ回路42,43がそれぞれ設けられる。アンテナ基板30から放射される電波は、アンテナ基板30に設定された指向性に応じて、導波管11,12の実質的にいずれか一方を伝搬し、対応する導波管の開口部11a,12aから無線通信機器1の外部へ放射される。アンテナ基板30において電波を受信する場合にも、同様である。
The wireless communication device 1 is a television device as shown in FIG. 1 or a playback device (for example, a DVD player), and includes a metal casing. A part of the metal casing of the wireless communication device 1 is cut out, and an
ここで、可変指向性アンテナの詳細構成及び動作について説明する。アンテナ基板30において、無給電アンテナ素子32,33は、給電アンテナ素子31を挟むように、給電アンテナ素子31が位置する直線に対して、通信時の動作波長の4分の1の距離だけ離れた平行線上にそれぞれ配置される。ここで、動作波長の4分の1の距離は、使用する誘電体プリント配線基板の誘電率によって変化し、誘電率が高いほど短くなる。無給電アンテナ素子32,33はそれぞれ、2つのストリップ形状の無給電導体素子から構成される。無給電アンテナ素子32の2つの無給電導体素子は、互いに所定間隔を有して一直線上に配置され、2つの無給電導体素子の対向した側にはスイッチ回路42が設けられる。無給電アンテナ素子33の2つの無給電導体素子も同様に、互いに所定間隔を有して一直線上に配置され、2つの無給電導体素子の対向した側にはスイッチ回路43が設けられる。
Here, the detailed configuration and operation of the variable directivity antenna will be described. In the
図4は、図2のスイッチ回路42の詳細構成を示す回路図である。図4では、無給電アンテナ素子32を構成する2つの無給電導体素子32a,32bが互いに対向する部分と、この部分に設けられたスイッチ回路42とを拡大して示す。無給電導体素子32a,32bの対向した側には、一対のPINダイオード42D1,42D2が設けられる。PINダイオード42D1のカソード端子は無給電導体素子32aに接続され、PINダイオード42D2のカソード端子は無給電導体素子32bに接続され、PINダイオード42D1,42D2のアノード端子は導体部分32cを介して互いに接続される。PINダイオード42D1,42D2のアノード端子は、導体部分32c及び制御線42aを介して、制御電圧(すなわちバイアス電圧)を印加して給電アンテナ素子31の指向特性を制御するコントローラ(図示せず)の印加バイアス電圧端子(DC端子)に接続され、PINダイオード42D1,42D2のカソード端子はそれぞれ、制御線42b,42cを介して、コントローラの接地端子(GND端子)に接続される。従って、制御線42a,42b,42cはそれぞれ、無給電アンテナ素子32制御用の直流電圧供給線路とGND線路である。制御線42a上において、PINダイオード42D1,42D2のアノード端子に近接するように、高周波阻止用の、例えば数十nH程度のインダクタンスを有するインダクタ(コイル)42L2が設けられ、制御線42a上にはさらに、数キロオーム程度の電流制御用の抵抗42Rが設けられる。また、制御線42b,42c上において、PINダイオード42D1,42D2のカソード端子に近接するように、高周波阻止用の、例えば数十nH程度のインダクタンスを有するインダクタ42L1,42L3がそれぞれ設けられる。ここで、インダクタ42L1,42L2,42L3は、無給電アンテナ素子32にて励振した高周波信号が、制御線42a,42b,42c上に漏洩することを防ぐ役割を持つ。無給電アンテナ素子33もまた、無給電アンテナ素子32と同様に構成される。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the
次に、本実施形態のアンテナ装置2の動作について説明する。以上のように構成されたアンテナ基板30では、コントローラの制御電圧がオフの場合には、スイッチ回路42,43内のPINダイオードに電圧が印加されないので、無給電アンテナ素子32,33は励振されず、無給電アンテナ素子32,33が給電アンテナ素子31の指向特性に影響しない。
Next, the operation of the
一方、コントローラが例えば無給電アンテナ素子32への制御電圧をオンにする場合には、DC端子からの印加バイアス電圧を、制御線42aを介してPINダイオード42D1,42D2のアノード側に印加し、PINダイオード42D1,42D2の動作電圧(例えば0.8V程度)よりも大きくすることによって、PINダイオード42D1,42D2は導通状態になる。このとき、無給電アンテナ素子32は、給電アンテナ素子31から放射される電波によって励振され、電波を再放射する。給電アンテナ素子31と無給電アンテナ素子32との間隔は動作波長の4分の1であるので、無給電アンテナ素子32から再放射される電波は、給電アンテナ素子31から放射される電波よりも位相が90度遅れたものとなる。2つの電波の重ね合わせにより、無給電アンテナ素子32よりも−Y方向に向かう電波は打ち消され、給電アンテナ素子31よりも+Y方向に向かう電波は強められる。従って、無給電アンテナ素子32は、給電アンテナ素子31に対して反射器として働く。アンテナ基板30において+Y方向に強められた電波は、狭い開口幅L2を有する導波管12を伝搬し、開口部12aから無線通信機器1の外部(すなわち+X方向)へ放射される。このとき、アンテナ基板30において−Y方向への電波は弱められているので、導波管11を伝搬する電波の電力量は僅かである。一般に、導波管から放射される電波は、開口幅(又は導波管幅)が狭いほど、導波管の設置面(本実施形態ではXY面)において広角度に広がる。従って、本実施形態のアンテナ装置2では、電波が導波管12を伝搬して放射される場合、XY面内のビーム幅は広くなる。
On the other hand, when the controller turns on the control voltage to the
また、コントローラが無給電アンテナ素子33への制御電圧をオンにする場合には、無給電アンテナ素子33が給電アンテナ素子31に対して反射器として働き、給電アンテナ素子31よりも−Y方向への電波が強められる。アンテナ基板30において−Y方向へ強められた電波は、広い開口幅L1を有する導波管11を伝搬し、開口部11aから+X方向へ放射される。導波管11の開口幅11aは、導波管12の開口幅12aよりも広いので、XY面内のビーム幅は比較的狭く、最大利得の大きい電波が放射される。
Further, when the controller turns on the control voltage to the
変形例.
なお、本実施形態では、図2に示すように幅の均一な方形導波管を用いて説明したが、ビーム幅に関連するのは主に開口部の幅であるので、導波管はテーパ状であったり、円形であったりしてもよい。また、給電アンテナ素子31としてスリーブアンテナを用いた場合を示したが、設置面(XY面)指向特性が無指向性に近いものであれば使用可能であるため、ダイポールアンテナやコリニアアンテナ、モノポールアンテナや逆Fアンテナを用いてもよい。また、本実施形態では、1つの給電アンテナ素子31と2つの無給電アンテナ素子32,33とを配置した例を示したが、それぞれの素子の数は増減してもよい。同様に、アンテナ基板30の個数を増減してもよい。また、本実施形態では、スイッチ回路においてPINダイオードを使用して構成した場合を示したが、無給電アンテナ素子32,33が反射器として動作するように無給電アンテナ素子32,33の実効長を変化させたり調整したりできるのであればこの限りでなく、例えば、可変容量ダイオードなどを使用して構成してもよい。
Modified example.
In the present embodiment, a rectangular waveguide having a uniform width has been described as shown in FIG. 2. However, since the beam width is mainly related to the width of the opening, the waveguide is tapered. The shape may be circular or circular. Also, the case where a sleeve antenna is used as the feeding
以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置2によれば、2つの導波管11,12を接続する導波管接続部10において、可変指向性アンテナとして動作するアンテナ基板30を設け、電波を送受信するために使用する導波管を切り換えることで、金属筐体や金属部品が無線通信機器1内のアンテナ装置2の近くに存在した場合にも、それらの影響で利得の低下を引き起こすことなく、指向性の切り換えを行うことが可能となる。これにより、マルチパスフェージングなどにより電力の落ち込みが発生した場合にも、指向性を切り換えることで安定した通信が可能となる。
As described above, according to the
第2の実施形態.
図5は、本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置2を示す上面図である。本発明の実施形態は、第1の実施形態のように2つのみの導波管11,12を備えた構成に限定されず、3つ以上の導波管を備えていてもよい。本発明の第2の実施形態は、4つの導波管11,12,13,14を備え、これらの導波管により、+X方向だけでなく−X方向にも電波を放射することを特徴とする。
Second embodiment.
FIG. 5 is a top view showing the
本実施形態のアンテナ装置2は、第1の実施形態のアンテナ装置2の構成に加えて、導波管接続部10から−X方向に延在する矩形導波管13,14をさらに備えて構成される。導波管13,14は、金属壁22を挟んでY軸方向に互いに隣接し、導波管13,14はそれぞれ、異なる開口幅(又は導波管幅)L3,L4を有するように構成され、また、導波管13,14の一端(本実施形態では+X側の端部)は、導波管接続部10において互いに接続される。本実施形態において、L3>L4である。従って、第1の実施形態では、導波管11,12の開口部11a,12aは、導波管接続部10を基準として同じ+X方向に設けられていたが、第2の実施形態では、導波管11,12の開口部11a,12aと、導波管13,14の開口部13a,14aとは、導波管接続部10を基準として異なる方向に設けられている。アンテナ基板30は、第1の実施形態の場合と同様に構成されて、導波管接続部10に設けられる。アンテナ基板30から放射される電波は、アンテナ基板30に設定された指向性に応じて、導波管11,12の実質的にいずれか一方を伝搬し、対応する導波管の開口部11a,12aから無線通信機器1の外部へ放射されるとともに、導波管13,14の実質的にいずれか一方を伝搬し、対応する導波管の開口部13a,14aから無線通信機器1の外部へ放射される。
In addition to the configuration of the
以上のように構成されたアンテナ装置2において、コントローラが無給電アンテナ素子32への制御電圧をオンにする場合には、給電アンテナ素子31から放射された電波と、無給電アンテナ素子32から再放射された電波との2つの電波の重ね合わせにより、無給電アンテナ素子32よりも−Y方向に向かう電波は打ち消され、給電アンテナ素子31よりも+Y方向に向かう電波は強められる。アンテナ基板30において+Y方向に強められた電波は、狭い開口幅L2,L4を有する導波管12,14を伝搬し、開口部12aから+X方向へ放射され、開口部14aから−X方向へ放射される。導波管12,14の開口幅L2,L4は、導波管11,13の開口幅L1,L3よりも狭いので、電波が導波管12,14を伝搬して放射されるとき、導波管11,13を伝搬して放射される場合と比較して、XY面内のビーム幅は広くなる。
In the
一方で、コントローラが無給電アンテナ素子33への制御電圧をオンにする場合には、無給電アンテナ素子33が、給電アンテナ素子31に対して反射器として働き、給電アンテナ素子31よりも−Y方向へ向かう電波が強められる。アンテナ基板30において−Y方向へ強められた電波は、広い開口幅L1,L3を有する導波管11,13を伝搬し、開口部11aから+X方向へ放射され、開口部13aから−X方向へ放射される。導波管11,13の開口幅L1,L3は、導波管12,14の開口幅L2,L4よりも広いので、電波が導波管11,13を伝搬して放射されるとき、導波管12,14を伝搬して放射される場合と比較して、XY面内のビーム幅は狭くなり、最大利得の大きい電波が放射される。
On the other hand, when the controller turns on the control voltage to the
また、第1の実施形態の説明において例示した変形例の構成を、第2の実施形態において採用してもよい。 Further, the configuration of the modification exemplified in the description of the first embodiment may be employed in the second embodiment.
以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置2によれば、4つの導波管11,12,13,14を接続する導波管接続部10において、可変指向性アンテナとして動作するアンテナ基板30を設け、電波を送受信するために使用する導波管を切り換えることで、金属筐体や金属部品が無線通信機器1内のアンテナ装置2の近くに存在した場合にも、それらの影響で利得の低下を引き起こすことなく、指向性の切り換えを行うことが可能となる。これにより、マルチパスフェージングなどにより電力の落ち込みが発生した場合にも、指向性を切り換えることで安定した通信が可能となる。
As described above, according to the
第3の実施形態.
図6は、本発明の第3の実施形態に係るアンテナ装置2を示す上面図であり、図7は、図6のアンテナ基板50の詳細構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るアンテナ装置2は、アンテナ装置2の指向性を変化させるために、開口幅又は導波管幅を変化させるように構成されてもよい。本実施形態のアンテナ装置2は3つの導波管15,16,17を備え、これらの開口幅L5,L6,L7を変化させるために、可動な金属壁23,24をさらに備えたことを特徴とする。
Third embodiment.
FIG. 6 is a top view showing an
本実施形態のアンテナ装置2は、図6に示すように、X軸方向にそれぞれ延在する矩形導波管15,16,17を備え、導波管15,16は金属壁23を挟んでY軸方向に互いに隣接し、導波管16,17は金属壁24を挟んでY軸方向に互いに隣接する。導波管15,16,17はそれぞれ、異なる開口幅(又は導波管幅)L5,L6,L7を有するように構成される。従って、導波管15,16,17は、大きな導波管の中央に金属壁23,24を挿入して分割した構成に相当する。金属壁23,24はY軸方向に可動であり、これにより、各導波管15,16,17の開口幅L5,L6,L7は可変になる。また、導波管15,16,17の一端(本実施形態では−X側の端部)は、導波管接続部10において互いに接続される。アンテナ装置2はさらに、導波管接続部10において、可変指向性アンテナとして動作するアンテナ基板50を備える。アンテナ基板50から放射される電波は、アンテナ基板50に設定された指向性に応じて、導波管15,16,17の実質的にいずれか1つを伝搬し、対応する導波管の開口部15a,16a,17aから無線通信機器1の外部へ放射される。
As shown in FIG. 6, the
図7に示すように、本実施形態のアンテナ装置2は、第1及び第2の実施形態のアンテナ基板30に代えて、変形例のアンテナ基板50を備えて構成される。アンテナ基板50は、XY面に平行に設けられた接地導体55と、接地導体55に垂直に設けられたモノポールアンテナである給電アンテナ素子51及び無給電アンテナ素子52,53,54とを備え、無給電アンテナ素子52,53,54は、給電アンテナ素子51を取り囲むように、給電アンテナ素子51を中心として通信時の動作波長の4分の1の距離を半径とする円周上にそれぞれ配置される。本実施形態では、無給電アンテナ素子52は給電アンテナ素子51に対して−Y側に位置し、無給電アンテナ素子53は給電アンテナ素子51に対して−X側に位置し、無給電アンテナ素子54は給電アンテナ素子51に対して+Y側に位置する。給電アンテナ素子51の下端には、無線通信回路に接続される給電点(図示せず。)が設けられ、各無給電アンテナ素子52,53,54の下端には、当該素子の電気長を調整するためのスイッチ回路62,63,64がそれぞれ設けられる。
As shown in FIG. 7, the
以上のように構成されたアンテナ装置において、コントローラが無給電アンテナ素子52への制御電圧をオンにする場合には、給電アンテナ素子51から放射された電波と、無給電アンテナ素子52から再放射された電波の2つの電波の重ね合わせにより、無給電アンテナ素子52よりも−Y方向に向かう電波は打ち消され、給電アンテナ素子51よりも+Y方向に向かう電波は強められる。+Y方向に強められた電波は、最も右側の導波管17を伝搬し、開口部17aから無線通信機器1の外部(すなわち+X方向)へ放射される。同様にして、無給電アンテナ素子53への制御電圧をオンにする場合には、給電アンテナ素子51からの電波は中央の導波管16を伝搬し、開口部16aから+X方向へ放射され、また、無給電アンテナ素子54をオンにする場合には、給電アンテナ素子51からの電波は最も左側の導波管15を伝搬し、開口部15aから+X方向へ放射される。
In the antenna device configured as described above, when the controller turns on the control voltage to the parasitic antenna element 52, the radio wave radiated from the feeding
各導波管15,16,17の開口幅15a,16a,17aの開口幅は、金属壁23,24をY軸方向にスライドさせることにより、自由に決定することができる。放射される電波のビーム幅を広くしたい場合には、開口幅を狭く設定し、狭いビーム幅で最大利得を大きくしたい場合には、開口幅を広く設定するとよい。
The
また、第1の実施形態の説明において例示した変形例の構成を、第3の実施形態において採用してもよい。また、アンテナ基板50は図示したものに限定されず、例えば、図3と同様にプリント配線基板上にパターン形成された給電アンテナ素子及び無給電アンテナ素子を備えて構成されてもよい。
Further, the configuration of the modification exemplified in the description of the first embodiment may be adopted in the third embodiment. Further, the
以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置2によれば、3つの導波管15,16,17を接続する導波管接続部10において、可変指向性アンテナとして動作するアンテナ基板50を設け、電波を送受信するために使用する導波管を切り換えることで、金属筐体や金属部品が無線通信機器1内のアンテナ装置2の近くに存在した場合にも、それらの影響で利得の低下を引き起こすことなく、指向性の切り換えを行うことが可能となる。これにより、マルチパスフェージングなどにより電力の落ち込みが発生した場合にも、指向性を切り換えることで安定した通信が可能となる。
As described above, according to the
本発明に係るアンテナ装置は、周辺に金属筐体又は金属部品等が存在する場合においても良好な指向性パターンの切り換えを実現可能であるので、無線通信機能を有する電気機器の筐体内に可変指向性アンテナを設置する方法として有用である。 The antenna device according to the present invention can realize good directivity pattern switching even when there is a metal casing or a metal part in the vicinity, so that the variable orientation can be provided in the casing of an electric device having a wireless communication function. This is useful as a method of installing a sex antenna.
1…無線通信機器、
2…アンテナ装置、
10…導波管接続部、
11,12,13,14,15,16,17…導波管、
11a,12a,13a,14a,15a,16a,17a…開口部、
21,22,23,24…金属壁、
30,50…アンテナ基板、
31,51…給電アンテナ素子、
32,33,52,53,54…無給電アンテナ素子、
41…給電点、
32a,32b…無給電導体素子、
32c…導体部分、
42,43,62,63,64…スイッチ回路、
42a,42b,42c…制御線、
42D1,42D2…PINダイオード、
42L1,42L2,42L3…インダクタ、
42R…抵抗、
55…接地導体。
1 ... wireless communication equipment,
2 ... Antenna device,
10: Waveguide connection,
11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 ... waveguide,
11a, 12a, 13a, 14a, 15a, 16a, 17a ... opening,
21, 22, 23, 24 ... metal walls,
30, 50 ... antenna substrate,
31, 51 ... Feed antenna element,
32, 33, 52, 53, 54 ... parasitic antenna elements,
41 ... feeding point,
32a, 32b ... parasitic conductor elements,
32c ... conductor part,
42, 43, 62, 63, 64 ... switch circuit,
42a, 42b, 42c ... control lines,
42D1, 42D2 ... PIN diodes,
42L1, 42L2, 42L3 ... inductor,
42R ... resistance,
55: Ground conductor.
Claims (5)
上記少なくとも2つの導波管をそれらの一端において互いに接続する導波管接続部と、
上記導波管接続部内に設けられた可変指向性アンテナとを備えたアンテナ装置であって、
上記可変指向性アンテナの指向性を切り換えることにより、上記可変指向性アンテナから送受信される電波を、上記少なくとも2つの導波管のうちのいずれか1つに伝搬させることを特徴とするアンテナ装置。 At least two waveguides each having a different aperture width;
A waveguide connection connecting the at least two waveguides to each other at one end thereof;
An antenna device comprising a variable directivity antenna provided in the waveguide connecting portion,
An antenna device, wherein radio waves transmitted and received from the variable directional antenna are propagated to any one of the at least two waveguides by switching the directivity of the variable directional antenna.
上記各無給電アンテナ素子は、上記スイッチ回路により電気長を切り換えることにより上記給電アンテナ素子に対して反射器として動作することを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。 The variable directivity antenna includes a feed antenna element and at least one parasitic antenna element each formed as a conductor pattern on a dielectric substrate, and a switch for switching the electrical length of the at least one parasitic antenna element. With circuit,
2. The antenna device according to claim 1, wherein each parasitic antenna element operates as a reflector with respect to the feeding antenna element by switching an electrical length by the switch circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009002253A JP2010161612A (en) | 2009-01-08 | 2009-01-08 | Antenna unit |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101580546B1 (en) * | 2014-07-02 | 2015-12-31 | 김우중 | Antenna for mobile communication device having metallic border and mobile communcation device having the same |
US10276943B2 (en) | 2016-09-14 | 2019-04-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna device including patch array antenna and conductive metal member |
-
2009
- 2009-01-08 JP JP2009002253A patent/JP2010161612A/en active Pending
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