JP2015146485A - Antenna device and wireless communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のアンテナ素子を容易に縦列接続できるように構成したアンテナ装置に関する。また、複数のアンテナ装置を縦列接続してなる無線通信システムに関する。 The present invention relates to an antenna device configured such that a plurality of antenna elements can be easily connected in cascade. The present invention also relates to a wireless communication system in which a plurality of antenna devices are connected in cascade.
屋内や構内において無線基地局と無線端末装置との間で無線通信を行うシステムとして無線LANシステムが知られている。例えば、特開2004−179756号公報(特許文献1)の図10に記載のシステムはLANケーブルが接続された複数の無線基地局を天井等に設置している。また、同文献1の図1に記載の無線通信システムは屋内の無線LANシステムにおける不感エリアの解消のために屋内天井に漏洩同軸ケーブルを蛇行敷設する。また、特開2000−9851号公報(特許文献2)に記載の物体検出装置は、コントローラに接続された基幹ケーブルを物体検出領域(駐車場)に延伸し、更に、基幹ケーブルから複数の個別領域(駐車スペース)のそれぞれに基幹ケーブルから分岐した支線ケーブルを延伸する。各支線ケーブルの先端に検出用アンテナを接続して電波の反射波により個別領域の物体(車両)の有無を検出している。
A wireless LAN system is known as a system for performing wireless communication between a wireless base station and a wireless terminal device indoors or on the premises. For example, in the system shown in FIG. 10 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-179756 (Patent Document 1), a plurality of wireless base stations to which LAN cables are connected are installed on the ceiling or the like. In the wireless communication system shown in FIG. 1 of the
しかしながら、建物完成後に無線LANシステムを構築する場合、新たに屋内天井にアンテナを設置したり、漏洩同軸ケーブルを施設したり、基幹ケーブルを敷設し、支線ケーブルで分岐してアンテナまで配線したりすることは手間がかかり、費用も高額になる。 However, when building a wireless LAN system after the building is completed, a new antenna will be installed on the indoor ceiling, a leaky coaxial cable will be installed, a trunk cable will be laid, and the branch cable will be branched and wired to the antenna This is time consuming and expensive.
また、ホテルの部屋のように延焼防止等のために各部屋が耐火壁で区切られている場合には、部屋の内外や部屋相互間に同軸ケーブルを通すために壁に穴を開ける必要が生ずる。 In addition, when rooms are separated by fire walls to prevent the spread of fire, as in hotel rooms, it is necessary to make holes in the walls in order to pass coaxial cables inside and outside the rooms and between rooms. .
また、ホテルやアパートのように廊下に沿って各部屋が並んでいる場合には廊下に漏洩同軸ケーブルを敷設して一端部にアクセスポイントから給電することが考えられるが、給電点から離れるにしたがって漏洩同軸ケーブルを伝搬する高周波信号は減衰し、漏洩同軸ケーブルから放射される電波の強度も弱くなっていく。 In addition, when each room is lined up along the corridor like a hotel or apartment, it is conceivable to lay a leaky coaxial cable in the corridor and feed power from one access point, but as you move away from the feed point The high-frequency signal propagating through the leaky coaxial cable is attenuated, and the intensity of the radio wave radiated from the leaky coaxial cable is also reduced.
また、廊下に敷設された漏洩同軸ケーブルと直交する方向においては同ケーブルから離れると受信電界が急激に低下する傾向があるので部屋内では無線端末のネットワークへの接続性が悪くなる場合がある。 Also, in the direction orthogonal to the leaky coaxial cable laid in the corridor, the reception electric field tends to drop sharply when the cable is separated from the cable, and therefore the connectivity of the wireless terminal to the network may be deteriorated in the room.
各部屋における無線端末の受信電界強度を同様のレベルに設定したり、アクセスポイントから供給される高周波信号電力を各部屋毎に所望に分配すること等は難しい。 It is difficult to set the reception electric field strength of the wireless terminal in each room to the same level, or to distribute the high-frequency signal power supplied from the access point as desired in each room.
よって、本発明は複数のアンテナを配置して無線LANシステム等を構築する場合にアンテナ装置や同軸ケーブルの敷設が容易であり、各アンテナ装置への高周波信号電力の配分を調整可能としたアンテナ装置を提供することを目的とする。また、このようなアンテナ装置を複数使用する無線通信システムを提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, when a wireless LAN system or the like is constructed by arranging a plurality of antennas, the antenna device and the coaxial cable can be easily laid, and the antenna device capable of adjusting the distribution of high-frequency signal power to each antenna device. The purpose is to provide. It is another object of the present invention to provide a wireless communication system that uses a plurality of such antenna devices.
上記課題を達成する本発明の一態様のアンテナ装置は、アンテナ基板と、上記アンテナ基板上に平面的なパターンで形成されるアンテナ素子と、上記アンテナ基板上に近接して配置されて互いに電磁的に結合する主結合線路及び副結合線路と、両線路間の電磁的結合度を調整する結合度調整手段と、を含み、上記副結合線路が上記アンテナ素子の給電点に接続され、上記主結合線路の一端側に入力端子が接続され、他端側に出力端子が接続される方向性結合器と、上記アンテナ基板、上記アンテナ素子及び上記方向性結合器を覆い、上記入力端子及び上記出力端子を外部に露出する保護カバーと、を備える。 An antenna device according to one embodiment of the present invention that achieves the above object includes an antenna substrate, an antenna element that is formed in a planar pattern on the antenna substrate, and an electromagnetic wave that is disposed close to the antenna substrate and electromagnetically connected to each other. A main coupling line and a sub coupling line coupled to each other, and coupling degree adjusting means for adjusting an electromagnetic coupling degree between the two lines, wherein the sub coupling line is connected to a feeding point of the antenna element, A directional coupler having an input terminal connected to one end of the line and an output terminal connected to the other end, and covering the antenna substrate, the antenna element, and the directional coupler, and the input terminal and the output terminal And a protective cover that is exposed to the outside.
アンテナ素子としては、平面アンテナ、モノポールアンテナ、広帯域モノポールアンテナ、2周波数共用モノポールアンテナ、2周波数共用平面アンテナ等、種々のものを使用することができる。 Various antenna elements such as a planar antenna, a monopole antenna, a broadband monopole antenna, a two-frequency shared monopole antenna, and a two-frequency shared planar antenna can be used.
かかる構成とすることによって、アンテナ基板上にアンテナ素子、可変結合度方向性結合器、縦列接続用の2つの接続端子(接栓)が設けられ、一つのアンテナ装置として組み立てられて保護カバーで覆われる。このようなアンテナ装置相互間を配線(同軸ケーブル)と接続端子で接続することによって簡単にアンテナ装置が複数縦列接続をされた無線通信システムを構成することができる。 With this configuration, an antenna element, a variable coupling degree directional coupler, and two connection terminals (plugs) for tandem connection are provided on the antenna substrate, assembled as a single antenna device, and covered with a protective cover. Is called. By connecting such antenna devices to each other by wiring (coaxial cable) and connection terminals, a wireless communication system in which a plurality of antenna devices are connected in cascade can be configured.
更に、本願発明では上記保護カバーに外部から上記電磁的結合度を調整するつまみが設けられる。それにより、アンテナ装置で当該アンテナ素子への電力配分を調整することができる。 Furthermore, in the present invention, a knob for adjusting the degree of electromagnetic coupling from the outside is provided on the protective cover. Thereby, the power distribution to the antenna element can be adjusted by the antenna device.
上記主線路又は上記副線路が上記アンテナ基板に接して移動可能な副基板に形成され、上記主線路及び上記副線路相互の離間距離が調整可能に構成されている。それにより、上記アンテナ基板上に結合度可変の方向性結合器を形成することができる。 The main line or the sub-line is formed on a sub-board that can move in contact with the antenna board, and the distance between the main line and the sub-line can be adjusted. Thereby, a directional coupler with a variable coupling degree can be formed on the antenna substrate.
上記離間距離の調整が送りねじ機構である。ねじの回転量によって方向性結合器の結合度を調整することができる。 The adjustment of the separation distance is a feed screw mechanism. The degree of coupling of the directional coupler can be adjusted by the amount of rotation of the screw.
また、本発明の一実施形態の無線通信システムは、上述したアンテナ装置を複数接続してなる無線通信システムであって、各アンテナ装置は複数の受信エリアの各受信エリア毎に配置され、かつ一方のアンテナ装置の出力端子と他方のアンテナ装置の入力端子とを接続することによって縦列に接続され、縦列に接続されたアンテナ装置列の一端側に供給されて各アンテナ素子に至る高周波信号の電力配分を各アンテナ装置の方向性結合器の結合度を調整することによって個別的に決定する。それにより、各受信エリアのアンテナ装置で当該受信エリアの電波強度を設定することが可能となって具合が良い。 A wireless communication system according to an embodiment of the present invention is a wireless communication system in which a plurality of antenna devices described above are connected, and each antenna device is arranged for each reception area of a plurality of reception areas. The power supply of the high-frequency signal that is connected to the column by connecting the output terminal of the antenna device and the input terminal of the other antenna device and is supplied to one end side of the antenna device column connected to the column to reach each antenna element Is determined individually by adjusting the degree of coupling of the directional coupler of each antenna device. Accordingly, it is possible to set the radio field intensity of the reception area with the antenna device of each reception area, which is good.
また、例えば、各アンテナ装置の方向性結合器の結合度は上記アンテナ装置列の一端側から各アンテナ素子に至る信号経路の高周波信号の減衰量ほぼ等しくなるように調整される。それにより、各受信エリアの電波強度をほぼ等しく設定することが可能となって具合が良い。 Further, for example, the coupling degree of the directional coupler of each antenna device is adjusted so that the attenuation amount of the high-frequency signal in the signal path from one end side of the antenna device row to each antenna element becomes substantially equal. Thereby, it is possible to set the radio field intensity of each reception area substantially equal, which is good.
本発明によれば、複数のアンテナ装置の縦列接続が容易で各アンテナ装置の放射電力配分を各アンテナ装置の調整用つまみで個別的に調整することができるので具合が良い。 According to the present invention, a plurality of antenna devices can be easily connected in cascade, and the radiated power distribution of each antenna device can be individually adjusted with the adjustment knob of each antenna device.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。各図において対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description of such parts may be omitted.
本発明の実施の形態においては、アンテナ基板上にアンテナ素子、可変結合度方向性結合器、縦列接続用の2つの接続端子(接栓)が設けられ、一つのアンテナ装置として組み立てられて保護カバーで覆われる。このようなアンテナ装置を適宜な場所に配置しアンテナ装置相互間を配線(同軸ケーブル)で接続することによってアンテナ装置を複数縦列接続してなる無線通信システムを簡単に構成することができる。 In the embodiment of the present invention, an antenna element, a variable coupling degree directional coupler, and two connection terminals (plugs) for tandem connection are provided on an antenna substrate, assembled as one antenna device, and a protective cover Covered with. By arranging such antenna devices at appropriate locations and connecting the antenna devices to each other by wiring (coaxial cable), a wireless communication system in which a plurality of antenna devices are connected in cascade can be easily configured.
また、保護カバーに外部から方向性結合器の結合度を調整するつまみが設けられる。それにより、アンテナ装置で当該アンテナ素子への電力配分を調整することができ、無線通信システムのアンテナ系の敷設が容易になる。 The protective cover is provided with a knob for adjusting the degree of coupling of the directional coupler from the outside. Thereby, the power distribution to the antenna element can be adjusted by the antenna device, and the installation of the antenna system of the wireless communication system is facilitated.
図1及び図2は、本発明のアンテナ装置の一態様を説明する説明図である。図1(A)は同軸ケーブル50を接続した状態のアンテナ装置1の外観を示す正面図、同図(B)はその側面図である。図2は、アンテナ装置1の構成を説明する説明図であり、同図(A)はアンテナ装置1から保護カバー30を外してアンテナ基板を露出させた状態を示している。同図(B)は保護カバーを被せた状態を示している。保護カバーには結合度調整用のつまみ32が設けられている。
1 and 2 are explanatory diagrams for explaining one embodiment of the antenna device of the present invention. 1A is a front view showing the appearance of the
図1に示す例では、アンテナ装置1は、全体がプラスチックなどの保護カバー30で覆われている。保護カバー30の正面側右下部には内蔵する方向性結合器20の結合度を調整するつまみ32が設けられている。アンテナ装置1の下部には入力端子22a及び出力端子24aが設けられている。入力端子22a及び出力端子24a間には方向性結合器20の主伝送路(主結合線路)23が形成されている。入力端子22aにはコネクタ42により同軸ケーブル50aの一端が接続される。同軸ケーブル50aの他端側には、例えば、アクセスポイントAPから高周波信号が供給される。入力端子24aにはコネクタ44により同軸ケーブル50bの一端が接続され、その他端は図示しない次段アンテナ装置の入力端子に接続される。
In the example shown in FIG. 1, the
図2(A)に示すように、アンテナ装置1は、例えば、厚さ約3mmの誘電体板を使用したプリント基板であるアンテナ基板10、アンテナ基板10の表面側に導体パターンで形成されたアンテナ素子11、アンテナ素子の給電点に設けられた方向性結合器20、アンテナ基板10の裏面に形成された後述の地板G等によって構成されている。図示の例ではアンテナ素子11は平面アンテナであるが、後述するように平面アンテナに限られない。方向性結合器20は電磁的に結合している高周波信号の1/4波長〜1/20波長程度(結合度によって適宜に決定される)の長さの主伝送路23と副伝送路(副結合線路)25とによって構成されている。主伝送路23及び副伝送路25は、例えば、マイクロストリップラインによって形成されるが、これに限定されない。主伝送路23の一端には入力端子22を介して同軸ケーブル50aの中心導体が接続され、他端は出力端子24を介して同軸ケーブル50bの中心導体に接続される。主伝送路23はアンテナ基板10に対して相対的に移動可能に構成された可動基板21上に形成され、好ましくは絶縁体によって構成されるネジ機構26によって副伝送路25に対して相対的に移動する。ネジ機構26は保護カバーを装着時につまみ32の回転軸に係合するようになされている。方向性結合器20の副伝送路25の一端側はアンテナ素子11の給電点に接続され、他端側は終端抵抗(あるいは調整抵抗)13を介して接地電位であるアイランド12に接続される。終端抵抗13は、例えば、結合度に応じて50〜100Ω程度に設定される。
上述したように、アンテナ基板10の裏面側には図2(A)中に2点鎖線で示すような平面アンテナの地板Gが形成されている。地板の例を図15に示す。この例では、地板Gの導体パターンは基板裏面のほぼ全面を覆ういわゆるベタアースとなっており、同軸ケーブル50aのシールド線(接地電位)と接続されている。後述の図7乃至図10、図14に示す平面アンテナにおいても同様にアンテナ基板10の裏面側に地板Gが形成されている。
As shown in FIG. 2A, an
As described above, the ground plate G of the planar antenna as shown by a two-dot chain line in FIG. 2A is formed on the back surface side of the
この構成において、図2(B)に示すつまみ32を回転すると方向性結合器20の主伝送路23が移動し、主伝送路23と副伝送路25との電磁結合が変化する。それにより、主伝送路23側から副伝送路25側に分岐(伝播)する高周波エネルギーの量が変化する。予めつまみ32の回転角度に対する結合度(結合損失)が計測され、つまみ32の回転角度に対する結合度の目盛りがつまみ32の周囲の保護カバー32に表示されている。それにより結合度調整の際の目安となり、アンテナ・同軸ケーブル類の敷設・調整の容易化が図られる。
In this configuration, when the
方向性結合器20は主伝送路23と電磁的に結合している高周波信号の1/4波長以下の長さの副伝送路25によって構成されている。
図3は、方向性結合器20における方向性結合度を説明する説明図である。方向性結合器20は図3(A)に示すように四端子回路で表すことができる。端子(1)と端子(2)間に主伝送路23が配置され、端子(3)と端子(4)間に副伝送路25が配置される。本発明の用途において端子(4)は抵抗により終端されるため端子(1)から端子(3)を使って高周波信号の流れを説明する。
同図(B)に示すように、端子(1)−端子(2)間の主伝送路23を主伝送高周波電力が伝送し、主伝送路23と端子(3)との間で結合度に応じた高周波電力が入出力される。端子(1)から端子(3)への結合は正方向結合となり、正方向結合高周波電力が伝送される。端子(2)から端子(3)への結合は逆方向結合となり、逆方向結合高周波電力が伝送される。ここで、正方向結合は設定された結合度で結合し、逆方向結合度は一般的に正方向接合の−20dB(電力比1%)から−30dB(電力比0.1%)となり、結合(結合度)に方向性を持たせることができる。
後述の図6に示すように、この方向性により複数のアンテナ装置の縦列接続において、例えば、各アンテナ装置で受信した信号はアクセスポイント(AP)2の方向(上流側)だけに向かい、アクセスポイント2と逆方向(下流側)のアンテナ装置方向には流れない。
The
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the degree of directional coupling in the
As shown in FIG. 5B, main transmission high-frequency power is transmitted through the
As shown in FIG. 6 to be described later, in this case, in the tandem connection of a plurality of antenna devices, for example, a signal received by each antenna device is directed only in the direction of the access point (AP) 2 (upstream side). 2 does not flow in the direction opposite to the antenna device direction (downstream side).
図4は、アンテナ装置(平面アンテナ)1のE(電界)面における指向性の例を示している。高周波信号の周波数は2450MHzである。同図に示すように、E面においてほぼ単一の指向特性が得られている。 FIG. 4 shows an example of directivity on the E (electric field) plane of the antenna device (planar antenna) 1. The frequency of the high frequency signal is 2450 MHz. As shown in the figure, a substantially single directivity characteristic is obtained on the E plane.
図5は、アンテナ装置(平面アンテナ)1のH(磁界)面における指向性の例を示している。高周波信号の周波数は2450MHzである。同図に示すように、H面においてほぼ単一の指向特性が得られている。 FIG. 5 shows an example of directivity on the H (magnetic field) plane of the antenna device (planar antenna) 1. The frequency of the high frequency signal is 2450 MHz. As shown in the figure, a substantially single directivity characteristic is obtained on the H plane.
図6は、上述したアンテナ装置1を複数縦列接続して無線通信システムを構成する例を示している。例えば、図6(A)に示すように、建物3の内部がエリア0−4に区分されている。例えば、建物3がホテルやアパートの場合には各エリアは部屋、予備室等に相当する。エリア0にはアクセスポイント(AP)2が設置されている。エリア1−4の各エリアには当該エリアの無線端末と交信するアンテナ装置1a〜1dがそれぞれ設置されている。各エリアは廊下を含んでも良く、廊下(エリアの端)に設置されたアンテナ装置1a〜1dから指向性アンテナによってエリア(部屋)内の無線端末と交信することができる。
FIG. 6 shows an example in which a plurality of
アクセスポイント2は図示しないローカルエリアネットワーク(有線LAN)に接続され、例えば、ネットワークの信号を規定の無線LAN信号(2.4GHz,5GHz)に変換する。この高周波信号は同軸ケーブル50aを介してエリア1のアンテナ装置1aの入力端子22aに供給される。また、同軸ケーブル50bによってエリア1のアンテナ装置1aの出力端子24aとエリア2のアンテナ装置1bの入力端子22aが接続され、アクセスポイント2からの高周波信号が供給される。同様に、同軸ケーブル50cによってエリア2のアンテナ装置1bの出力端子24aとエリア3のアンテナ装置1cの入力端子22aが接続され、アクセスポイント2からの高周波信号が供給される。同軸ケーブル50dによってエリア3のアンテナ装置1cの出力端子24aとエリア4のアンテナ装置1dの入力端子22aが接続され、アクセスポイント2からの高周波信号が供給される。この例ではエリア4のアンテナ装置1dは縦列接続の終端であるので方向性結合器を内蔵しないアンテナ装置を使用している。縦列接続の終端に方向性結合器を内蔵するアンテナ装置1nを使用する場合には、アンテナ装置1nの出力端子に終端抵抗を接続する。
The
この実施例の複数アンテナ接続における高周波電力の直列分配は、1つのアンテナ装置で受信された信号が他のアンテナ装置により再放射されたりクロストークが発生したり通信の質を劣化させることがない。
例えばアンテナ装置1bで受信した高周波信号の流れを説明する。アンテナ装置1bで受信した高周波信号はアンテナ装置1bの方向性結合器により下流には流れず上流のみに向かう。上流にはアンテナ装置1aがあるがアンテナ装置1aの方向性結合器により受信した高周波信号アンテナ装置1aには流れずアクセスポイント2に向かう。アクセスポイント2から送信される高周波信号は予め設定された分配比率で各アンテナ装置に分配されるが、各アンテナ装置で受信された高周波信号は他のアンテナ装置に流れずアクセスポイント2のみに向かう。すなわち、方向性結合器を各アンテナ装置に内蔵することによって各アンテナ装置間のアイソレーションが図られている。各アンテナ装置にアイソレーション機能を持たせているので複数のアンテナ装置の設置取り扱いが簡単でありかつ高周波電力分配比率を変えられるという利点がある。
The series distribution of the high-frequency power in the multiple antenna connection of this embodiment does not cause a signal received by one antenna device to be re-radiated by another antenna device, cause crosstalk, or deteriorate communication quality.
For example, the flow of a high-frequency signal received by the
図6(B)は、上記構成の無線通信システムの給電系における信号損失の一例を示している。この例では、アンテナ装置1a〜1cの結合度可変方向性結合器における結合損失を調整することによって各アンテナ素子に供給される高周波信号の電力が−10.45dBmで等しくなるように調整している。
FIG. 6B shows an example of signal loss in the power feeding system of the wireless communication system having the above configuration. In this example, the power of the high-frequency signal supplied to each antenna element is adjusted to be equal to −10.45 dBm by adjusting the coupling loss in the coupling degree variable directional couplers of the
1mWを0dBmとした場合、アクセスポイント2とアンテナ装置1aを接続する2mの同軸ケーブル50aの損失が−0.54dBであり、アンテナ装置1aの結合度を−9.91dBに調整してアンテナ素子への給電電力が−10.45dBmとなるように調整している。
When 1 mW is set to 0 dBm, the loss of the 2 m
アンテナ装置1bに対しては、同軸ケーブル50aの損失が−0.54dB、アンテナ装置1aの方向性結合器の通過損失が−0.47dB、同軸ケーブル50b(長さ8m)の損失が−2.16dBであるので、アンテナ装置1bの結合度を−7.28dBに調整してアンテナ素子への給電電力が−10.45dBmとなるように調整している。
For the
アンテナ装置1cに対しては、同軸ケーブル50aの損失が−0.54dB、アンテナ装置1aの方向性結合器の通過損失が−0.47dB、同軸ケーブル50b(長さ8m)の損失が−2.16dB、アンテナ装置1bの方向性結合器の通過損失が−0.90dB、同軸ケーブル50c(長さ8m)の損失が−2.16dBであるので、アンテナ装置1cの結合度を−4.22dBに調整してアンテナ素子への給電電力が−10.45dBmとなるように調整している。
For the
アンテナ装置1dに対しては、同軸ケーブル50aの損失が−0.54dB、アンテナ装置1aの方向性結合器の通過損失が−0.47dB、同軸ケーブル50b(長さ8m)の損失が−2.16dB、アンテナ装置1bの方向性結合器の通過損失が−0.90dB、同軸ケーブル50c(長さ8m)の損失が−2.16dB、アンテナ装置1cの方向性結合器の通過損失が−2.06dB、同軸ケーブル50c(長さ8m)の損失が−2.16dBであるので、アンテナ素子への給電電力が−10.45dBmとなっている。
For the
図6(B)の例では、各アンテナ素子に同じ高周波信号電力が供給されるように調整したが、例えば、エリアの面積の大きさに対応して高周波信号電力が分配されるようにアンテナ装置の方向性結合器の結合度を調整しても良い。 In the example of FIG. 6B, the antenna device is adjusted so that the same high-frequency signal power is supplied to each antenna element. For example, the antenna device is arranged so that the high-frequency signal power is distributed according to the size of the area. The degree of coupling of the directional coupler may be adjusted.
このように、複数のアンテナ装置を縦列に接続し、各アンテナ装置における方向性結合器における結合度を調整することによって各アンテナ装置への高周波電力の分配比率を設定することができ、アンテナアレイの敷設・調整が容易であることが判る。 In this way, a plurality of antenna devices are connected in cascade, and the distribution ratio of the high frequency power to each antenna device can be set by adjusting the degree of coupling in the directional coupler in each antenna device. It turns out that laying and adjustment are easy.
図7は、アンテナ装置の他の構成例を説明する説明図である。同図において、図2と対応する部分には同一符号を付しており、当該部分の説明は省略する。 FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating another configuration example of the antenna device. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図7(A)に示すように、この例では、平面アンテナ11の給電点に接続された方向性結合器20の副伝送路25が図示のように上下方向に配置されている。可動基板21上に形成された方向性結合器20の主伝送路23が支点29回りに移動可能となっており、送りネジ機構27によって可動基板21の移動量(主伝送路23と副伝送路25の相対的位置)が調整される。それにより、方向性結合器20の主伝送路23及び副伝送路25相互間の電磁的結合(結合度)が調整される。また、図7(B)に示すように、入力端子22a及び出力端子が保護カバー30の正面側に設けられている。
As shown in FIG. 7A, in this example, the
図8は、アンテナ装置の他の構成例を説明する説明図である。同図において、図7と対応する部分には同一符号を付しており、当該部分の説明は省略する。 FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating another configuration example of the antenna device. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図8(A)に示すように、この例では、傘歯車を有する送りネジ機構28によって可動基板21の移動量(主伝送路23と副伝送路25の相対的位置)が調整される。図7(B)に示すように、保護カバー30に設けられた調整つまみ32の回転が傘歯車によってつまみ32の軸と直交する送りネジ機構28の軸に伝えられる。
As shown in FIG. 8A, in this example, the amount of movement of the movable substrate 21 (the relative position of the
図9は、アンテナ装置の他の構成例を説明する説明図である。同図において、図8と対応する部分には同一符号を付しており、当該部分の説明は省略する。 FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating another configuration example of the antenna device. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図9(A)に示すように、この例では、送りネジ機構27によって可動基板21を可動基板21の上辺側及び下辺側に設けられたガイド29a,29bに沿って左右方向に直線的に移動するようにしている。それにより、方向性結合器20の主伝送路23及び副伝送路25相互間の電磁的結合(結合度)が調整される。
In this example, as shown in FIG. 9A, the
図10は、アンテナ装置の他の構成例を説明する説明図である。同図において、図8と対応する部分には同一符号を付しており、当該部分の説明は省略する。 FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating another configuration example of the antenna device. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図10(A)に示すように、この例では、可動基板21の主伝送路23を副伝送路25にオーバーラップさせている。傘歯車を有する送りネジ機構28によって可動基板21の支点29回りの回転量が調整され、主伝送路23と副伝送路25の交差的位置関係が設定される。当該位置関係に対応して方向性結合器20の結合度が決定される。図10(B)に示すように、保護カバー30に設けられた調整つまみ32の回転が傘歯車によってつまみ32の軸と直交する送りネジ機構28の軸に伝えられ、可動基板21の回転量が設定される。つまみ32の位置によって方向性結合器20の結合度が設定される。
As shown in FIG. 10A, in this example, the
図11は、アンテナ装置の他の構成例を説明する説明図である。同図において、図8と対応する部分には同一符号を付しており、当該部分の説明は省略する。 FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating another configuration example of the antenna device. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図11(A)に示すように、この例では、アンテナ素子11として高周波信号の(1/4)波長に相当する長さのモノポールアンテナを使用している。モノポールアンテナの給電点に接続されるマイクロストリップラインの一部を副伝送路25として使用している。アンテナ基板10の裏面側にはモノポールアンテナの地板Gが形成されている。そして、可動基板21の主伝送路23を副伝送路25にオーバーラップさせている。傘歯車を有する送りネジ機構28によって可動基板21の支点29回りの回転量が調整され、主伝送路23と副伝送路25の交差的位置関係が設定される。当該位置関係に対応して方向性結合器20の結合度が決定される。図11(B)に示すように、保護カバー30に設けられた調整つまみ32の回転が傘歯車によってつまみ32の軸と直交する送りネジ機構28のねじ軸に伝えられ、可動基板21の回転量が設定される。それにより、つまみ32の位置によって方向性結合器20の結合度が設定される。
上述したように、アンテナ基板10の裏面側には図11(A)中に2点鎖線で示したようなモノポールアンテナの地板Gが形成されている。この地板Gの例を図16に示す。この例では、地板Gの導体パターンは基板裏面の概略下半分(これに限定されない)を覆ういわゆるベタアースとなっており、地板Gの上部エッジ相当位置をアンテナの給電点とし、地板Gの非被覆領域(モノポールアンテナ領域)に向かってアンテナ基板上に延在する(1/4)波長のモノポールアンテナが形成される。地板Gは同軸ケーブル50aのシールド線(接地電位)と接続されている。後述の図12乃至図13に示す変形されたモノポールアンテナにおいてもアンテナ基板10の裏面側に同様の形状の地板Gが形成されている。
As shown in FIG. 11A, in this example, a monopole antenna having a length corresponding to (1/4) wavelength of a high-frequency signal is used as the
As described above, the ground plane G of the monopole antenna as shown by a two-dot chain line in FIG. 11A is formed on the back surface side of the
図12は、アンテナ装置の他の構成例を説明する説明図である。同図において、図11と対応する部分には同一符号を付しており、当該部分の説明は省略する。 FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating another configuration example of the antenna device. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図12(A)に示すように、この例では、アンテナ素子11として2周波数共用モノポールアンテナを使用している。第1周波数の高周波信号に共振するλ1/4波長相当のアンテナ長のメインモノポールアンテナと、第2周波数の高周波信号に共振するλ2/4波長相当のアンテナ長のサブモノポールアンテナ11aとがV字状に給電点で接続され、この給電点に方向性結合器20が設けられている。給電点は副伝送路25に接続され、可動基板21の主伝送路23を副伝送路25にオーバーラップさせている。傘歯車を有する送りネジ機構28によって可動基板21の支点29回りの回転量が調整され、主伝送路23と副伝送路25の交差的位置関係が設定される。当該位置関係に対応して方向性結合器20の結合度が決定される。図12(B)に示すように、保護カバー30に設けられた調整つまみ32の回転が傘歯車によってつまみ32の軸と直交する送りネジ機構28のねじ軸に伝えられ、可動基板21の回転量が設定される。それにより、つまみ32の位置によって方向性結合器20の結合度が設定される。
As shown in FIG. 12A, in this example, a dual-frequency monopole antenna is used as the
図13は、アンテナ装置の他の構成例を説明する説明図である。同図において、図11と対応する部分には同一符号を付しており、当該部分の説明は省略する。 FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating another configuration example of the antenna device. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図13(A)に示すように、この例では、アンテナ素子11として広帯域モノポールを使用している。広帯域モノポールは給電点からアンテナパターンが扇型に広がっている。この給電点に方向性結合器20が設けられている。給電点は副伝送路25に接続され、可動基板21の主伝送路23を副伝送路25にオーバーラップさせている。傘歯車を有する送りネジ機構28によって可動基板21の支点29回りの回転量が調整され、主伝送路23と副伝送路25の交差的位置関係が設定される。当該位置関係に対応して方向性結合器20の結合度が決定される。図13(B)に示すように、保護カバー30に設けられた調整つまみ32の回転が傘歯車によってつまみ32の軸と直交する送りネジ機構28のねじ軸に伝えられ、可動基板21の回転量が設定される。それにより、つまみ32の位置によって方向性結合器20の結合度が設定される。
As shown in FIG. 13A, in this example, a broadband monopole is used as the
図14は、アンテナ装置の他の構成例を説明する説明図である。同図において、図10と対応する部分には同一符号を付しており、当該部分の説明は省略する。 FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating another configuration example of the antenna device. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図14(A)に示すように、この例では、アンテナ素子11を2周波数共用平面アンテナによって構成している。2周波数共用平面アンテナの給電点に方向性結合器20が設けられている。給電点は副伝送路25に接続され、可動基板21の主伝送路23を副伝送路25にオーバーラップさせている。傘歯車を有する送りネジ機構28によって可動基板21の支点29回りの回転量が調整され、主伝送路23と副伝送路25の交差的位置関係が設定される。当該位置関係に対応して方向性結合器20の結合度が決定される。図14(B)に示すように、保護カバー30に設けられた調整つまみ32の回転が傘歯車によってつまみ32の軸と直交する送りネジ機構28のねじ軸に伝えられ、可動基板21の回転量が設定される。それにより、つまみ32の位置によって方向性結合器20の結合度が設定される。
As shown in FIG. 14A, in this example, the
以上説明したように、本実施例のアンテナ装置はアンテナ基板上に各種のアンテナ素子、地板、結合度可変方向性結合器、入力端子、出力端子、調整つまみを搭載しているので同軸ケーブルなどの給電線で複数のアンテナ装置を容易に縦列接続することができる。また、各アンテナ装置における電力配分を容易に設定することができる。したがって構内無線LANなどの複数のアンテナを使用する無線通信システムに使用して都合が良い。 As described above, the antenna device of the present embodiment has various antenna elements, a ground plane, a variable coupling degree directional coupler, an input terminal, an output terminal, and an adjustment knob on the antenna substrate. A plurality of antenna devices can be easily connected in tandem with a feeder line. In addition, power distribution in each antenna device can be easily set. Therefore, it is convenient to use in a wireless communication system using a plurality of antennas such as a private wireless LAN.
また、本発明の実施例では、各アンテナ装置が方向性結合器を内蔵することによってアンテナ装置間のアイソレーションが図られているので、複数のアンテナ装置を直列接続して高周波信号の電力を直列分配しても、1つのアンテナ装置で受信された高周波信号が他のアンテナ装置により再放射されたりクロストークが発生したり通信の質を劣化させることがないので具合が良い。 In the embodiment of the present invention, each antenna device incorporates a directional coupler to achieve isolation between the antenna devices. Therefore, a plurality of antenna devices are connected in series and the power of the high-frequency signal is serially connected. Even if the signals are distributed, a high-frequency signal received by one antenna device is not re-radiated by another antenna device, crosstalk occurs, and communication quality is not deteriorated.
また、各アンテナ装置が結合度可変の方向性結合器を内蔵することによって各アンテナ装置への高周波電力の分配比率を容易に変えることができる。したがって、設置や取り扱いが簡単である。 In addition, since each antenna device incorporates a directional coupler with a variable coupling degree, the distribution ratio of high-frequency power to each antenna device can be easily changed. Therefore, installation and handling are easy.
なお、方向性結合器に結合度可変機構は実施例に限られるものではなく、主伝送路23及び副伝送路25間の容量を可変容量ダイオードで調整する結合度可変機構、副伝送路25に接続される抵抗としてFETを用いて抵抗値可変に構成した結合度可変機構、主伝送路23及び副伝送路25間のギャップを機械構造的に調整する結合度可変機構などを適宜に選択することができる。
Note that the coupling degree variable mechanism in the directional coupler is not limited to the embodiment, and the coupling degree variable mechanism that adjusts the capacity between the
1 アンテナ装置、2 アクセスポイント、10 アンテナ基板、11 アンテナ素子、12 アイランド(接地電位)、20 方向性結合器、21 可動基板、22 入力端子、24 出力端子、26,27,28 稼働基板の移動機構、30 保護カバー、32 調整用つまみ、50,50a−50d 同軸ケーブル、G 地板 1 antenna device, 2 access point, 10 antenna substrate, 11 antenna element, 12 island (ground potential), 20 directional coupler, 21 movable substrate, 22 input terminal, 24 output terminal, 26, 27, 28 Movement of working substrate Mechanism, 30 Protective cover, 32 Adjustment knob, 50, 50a-50d Coaxial cable, G Ground plate
Claims (6)
前記アンテナ基板上に平面的なパターンで形成されるアンテナ素子と、
前記アンテナ基板上に近接して配置されて互いに電磁的に結合する主結合線路及び副結合線路と、両線路間の電磁的結合度を調整する結合度調整手段と、を含み、前記副結合線路が前記アンテナ素子の給電点に接続され、前記主結合線路の一端側に入力端子が接続され、他端側に出力端子が接続される方向性結合器と、
前記アンテナ基板、前記アンテナ素子及び前記方向性結合器を覆い、前記入力端子及び前記出力端子を外部に露出する保護カバーと、
を備えるアンテナ装置。 An antenna substrate;
An antenna element formed in a planar pattern on the antenna substrate;
A main coupling line and a sub coupling line which are arranged close to each other on the antenna substrate and electromagnetically coupled to each other; and a degree of coupling adjustment means for adjusting the degree of electromagnetic coupling between the two lines. Is connected to a feeding point of the antenna element, an input terminal is connected to one end side of the main coupling line, and an output terminal is connected to the other end side; and
A protective cover that covers the antenna substrate, the antenna element, and the directional coupler, and that exposes the input terminal and the output terminal to the outside;
An antenna device comprising:
各アンテナ装置は複数の受信エリアの各受信エリア毎に配置され、かつ一方のアンテナ装置の出力端子と他方のアンテナ装置の入力端子とを接続することによって縦列に接続され、
縦列に接続されたアンテナ装置列の一端側に供給されて各アンテナ素子に至る高周波信号の電力配分を各アンテナ装置の方向性結合器の結合度を調整することによって個別的に決定する、無線通信システム。 A wireless communication system in which a plurality of antenna devices according to any one of claims 1 to 4 are connected,
Each antenna device is arranged for each reception area of a plurality of reception areas, and connected in a column by connecting the output terminal of one antenna device and the input terminal of the other antenna device,
Wireless communication in which power distribution of high-frequency signals supplied to one end side of antenna device rows connected in series and reaching each antenna element is individually determined by adjusting the coupling degree of the directional coupler of each antenna device. system.
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- 2014-01-31 JP JP2014017833A patent/JP2015146485A/en active Pending
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