JP2010206795A - ダイバーシティ次数２の小型アンテナシステム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はダイバーシティ次数２の非常に小型なアンテナシステムに関する。
【解決手段】接地面に接続された第１の先端、固定されていない第２の先端（１１’）および導電性の電源部（１１”）を有するＦを逆さにした型の第１の放射体（１１）と、接地面に接続された第２の先端、固定されていない第１の先端（１３’）および導電性の電源部（１３”）を有するＦを逆さにした型の第２の放射体（１３）とを備え、第１および第２の放射体の固定されていない先端は互いに反対側にあり、接地面（１２）の突出体（１５）によって分離されていることを特徴とする電子カード上に集積されたダイバーシティ次数２のアンテナシステムである。マルチスタンダード通信デバイス用の電子カード内に利用される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ダイバーシティ次数２の小型アンテナシステムに、特に、マルチスタンダードデジタルプラットホームまたはゲートウェイなどのワイヤレス通信デバイスのためのアンテナシステムに関する。

現在市場に出ているデジタルプラットホームまたはゲートウェイは、ワイヤレスリンクを経由したマルチサービスを提案している。よって、これらは、ＤＥＣＴ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｏｒｄｌｅｓｓ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ）機能を実装しているデジタル電話通信の規格またはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇスタンダードなどの高ビットレートワイヤレス通信の規格などのダイバーシティ規格をサポートできなければならない。

その上、この型のワイヤレス通信は時々建物の中で行われ、この場合、受け取る信号の品質に非常に不利益となるマルチパス現象が観測され、特に干渉現象は信号のフェーディングを引き起こす。

上記の問題を解決するため、ダイバーシティ次数２のアンテナシステムが使用される。しかし、正確にダイバーシティを得るためには、２つのアンテナが完全に非相関である必要がある。よって、当業者はアンテナ同士を互いに一定の間隔あけて置く傾向がある。しかし、現在市場に出ているワイヤレス通信デバイスはますます小型化し、このことはほかの処理回路を受けている電子カードで得られるアンテナの位置に関する問題を引き起こす。

上記の不利益を解決するために、様々な解決策が提案されてきた。特許文献１の中で、２つのＦを逆さにした型のアンテナを背中合わせに１つの電子カード上に集積することが提案されている。２つのＦを逆さにした型のアンテナ間の非干渉化を改良するために、長さλｇ／４のスロットを備え付けるのが望ましい。この型のアンテナは図１に示されている。

この場合、接地面２を有する基板１上で、２つのＦを逆さにした型のアンテナ３および４がエッチングされる。実施形態におけるアンテナ３および４は基板１の表面に沿って互いに垂直になるように設置される。これらは、これらの先端３’および４’によって接続されていて地盤を形成しており、一方固定されていない先端３”および４”は基板の金属化されていないそれぞれＡ、Ｂの部分の上部にそれぞれ開放されている。

この場合、先端３’および４’は接地面２に接続されており、示されている実施形態において、２つのアンテナ間の非干渉化を改良するためにスロット５が備え付けられている。それぞれのアンテナ３および４は、それぞれ導線３ａおよび４ａによってそれぞれ５０オームで整合している導入口３ｂおよび４ｂに接続されている。

このアンテナシステムは２つの放射体間の優れた隔離を有している。しかしこれは放射体の前面に隙間領域Ａ、Ｂを必要とする。この領域Ａ、Ｂは、アンテナが正確な状態で作動するために、いかなる金属部品をも含んではいけない。

国際公開第０７／００６９８２号パンフレット

よって本発明は、低コストで提供されることができ、非常に小型、かつ通信で使用される動作周波数、特にＤＥＣＴによって要求される周波数に整合できるダイバーシティ次数２のアンテナシステムに関する。

本発明の目的は、接地面に接続された第１の先端、固定されていない第２の先端および導電性の電源部を有するＦを逆さにした型の第１の放射体と、接地面に接続された第２の先端、固定されていない第１の先端および導電性の電源部を有するＦを逆さにした型の第２の放射体とを含み、第１および第２の放射体の固定されていない先端は互いに反対側にあり、接地面の突出体によって分離されていることを特徴とする電子カード上に集積されたダイバーシティ次数２のアンテナシステムである。

本発明のさらなる特性によると、スロットは接地面の突出体において形成される。非干渉化を改良するこのスロットは、λｇが動作周波数における波長である、λｇ／４の長さを有することが望ましい。

本発明の別のさらなる特性によると、第２のスロットおよび第３のスロットは分離するスロットのそれぞれの側面の接地面において形成される。

第２および第３のスロットによって、放射体の寸法は所望の周波数帯中の最適な放射を得るのに適したものになることができるようになる。このように、アンテナのより小型なシステムが所与の周波数に対して得られる。

本発明のほかの特性と利点は、優先的な実施形態の以下の説明を読むことによって明らかになり、説明は添付の図を参照してなされる。

従来技術によるアンテナシステムを説明する図である。 ２つの放射体を有するＦを逆さにした型のアンテナシステムを示す斜視図である。 図２のアンテナシステムの、それぞれの放射体の適合および２つの放射体の分離を周波数の関数として示すカーブの図である。 本発明によるダイバーシティ次数２のアンテナを用いたアンテナシステムの斜視図である。 図４に示すアンテナシステムの、それぞれの放射体の適合および２つの放射体の分離を示すカーブの図である。 本発明によるアンテナの放射体の異なる寸法の拡大上面図である。

説明を簡素化するために、同じ要素は、図のように同じ符号を有する。

図２を参照すると、従来技術ではアンテナの正確な動作のために必要とされた隙間領域の問題を解決した２つのＦを逆さにした型の放射体を含むアンテナシステムの実施形態が記述されている。

このアンテナにおいて、向かい合わせの２つのＦを逆さにした型のアンテナの２つの結合されていない部分を有することが提案されている。このアンテナの型はアンテナシステムの合計のサイズを減少させるが、放射体間の相互結合の当業者によく知られた問題を解決しない。

図２に示すように、アンテナシステムは、メタライゼーション１２を用いて基板１０上でエッチングされたＦを逆さにした型の第１の放射体１１によって構成される。この第１の放射体は、一方の先端が接地面１２に接続されておりほかの一方の先端１１’が基板１０の角に向かって延びている導電性のアーム１１ａを含む。Ｆを逆さにした型の第２の放射体１３は、放射体１１と同様の手段で形成されるが、基板１０の放射体１１と垂直方向をなす部分上にある。このＦを逆さにした型の放射体１３もまた、一部が接地面に接続されておりほかの部分１３’が固定されておらず１１’の反対側にある導電性のアーム１３ａを含む。

この場合、アーム１１ａおよび１３ａは導線１１”、１３”によって、素子１４によって示されるような、基板１０上に接地されることができる電磁信号処理回路に接続されている。この構造は著しく小型化されるという利点を有する。

この型の構造に対してシミュレーションを行い、得られた適合カーブａ、ｂおよび分離カーブｃを図３に示す。分離カーブｃは、当業者にはよく知られた、放射体間の非常に強い相互結合を示しており、よいダイバーシティ次数２を得られなくしている。

小型のよい度合いを維持しながら、この不利を解決するために、本発明はＦを逆さにした型の放射体の２つの固定されていない部分を集積するために、接地面の突出体１５を提案する。この突出体は、２つのアンテナの最大の大きさに対応する長さの指の形状をとる。この突出体は、金属の突出体内で伝搬する波長がλｇであり、長さＤ４がλｇ／４に等しいようにＤ４が計算される、スロット１６を有することが望ましい。スロットおよび指状の金属部分の最小幅は技術的な制約に関係している。これらは一般的に１５０μｍのオーダーの幅を有する。

本発明のほかの特性によると、２つのスロット１７、１８は分離スロット１６のそれぞれの側面の接地面１２において形成される。

図６に示すように、Ｆを逆さにした型の放射体の動作周波数を計算するときに考慮に入れる長さＬ１は次のように計算される。
Ｌ１＝Ｄ１＋Ｈ＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４
長さＤ３はＦを逆さにした型の放射体の動作周波数に適合するように選択される。

ＨＦＳＳ Ａｎｓｏｆｔ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｉｍｕｌａｔｏｒを使用して有限要素法をもとに行う３Ｄシミュレーションが、図４および６を参照すると記述されているように、アンテナシステムに対して行われた。この場合、選択された値は以下の通りである。

Ｄ１＝０．１２λ０
Ｈ＝０．０５λ０
Ｄ２＝０．１５５λ０
Ｄ３＝０．１０９λ０
Ｄ４＝０．１８８λ０
これらの値は、１．８８ＧＨｚと１．９３ＧＨｚの間を含む周波数帯において確実に作動するように使用された。使用された基板は、名前がＦＲ４である型の知られた基板であり、厚さは１．４ｍｍでありεｒ＝４．４の誘電率および０．０３の損失正接を有する。図５において得られたカーブはそれぞれの放射体の適合が実用的な周波数帯内で−１０ｄＢ以下であり、（カーブａ、ｂ）２つの放射体間の分離は−１５ｄＢ以下であることを示している(カーブｃ)。

Claims (4)

1. 電子カード上に集積されたダイバーシティ次数２のアンテナシステムであって、
   接地面に接続された第１の先端、固定されていない第２の先端（１１’）および導電性の電源部（１１”）を有するＦを逆さにした型の第１の放射体（１１）と、
   接地面に接続された第２の先端、固定されていない第１の先端（１３’）および導電性の電源部（１３”）を有するＦを逆さにした型の第２の放射体（１３）と
   を備え、前記第１および前記第２の放射体の前記固定されていない先端は互いに反対側にあり、前記接地面（１２）の突出体（１５）によって分離されていることを特徴とするアンテナシステム。
2. スロット（１６）は、前記接地面（１２）の前記突出体（１５）によって形成されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナシステム。
3. 前記スロットは、λｇが動作周波数における波長である、λｇ／４の長さを有することを特徴とする請求項２に記載のアンテナシステム。
4. 第２のスロットおよび第３のスロットは分離するスロットのそれぞれの側面の前記接地面において形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のアンテナシステム。