JP4134282B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

従来の技術
本発明は無線信号の送受信のためのアンテナ装置に関する。
米国特許出願US 4,647,937明細書からは既に次のようなアンテナ装置が公知である。すなわち第１のアンテナループと、アンテナループを放送周波数に整合するための可変キャパシタンスと、受信信号用の増幅器とを含んだアンテナ装置が公知である。さらにここでは第２のアンテナループが設けられており、これは第２の可変キャパシタンスを含んでおり、この場合は第１の可変キャパシタンスと第２の可変キャパシタンスが共通の操作部材を介して設定可能である。第１のアンテナループは増幅器を介してセレクトスイッチに接続されている。第２のアンテナループは給電線を介して直接セレクトスイッチと接続されている。このセレクトスイッチによって、増幅器の出力側が又は第２のアンテナループの給電側が出力端子に接続可能である。放送周波数の受信品質に応じて第１のアンテナループは増幅器を介して出力端子にせつぞくされるか、又は第２のアンテナループが給電線を介して出力端子に接続される。
米国特許出願US 4,625,212明細書からは、容量的に同調可能なフレームを含んだ無線受信機用アンテナが公知である。
米国特許出願US 5,225,847明細書からは、個々に可変のリアクタンス素子を含んだアンテナ用の自動チューニングシステムが公知である。ここではアンテナに対して伝送される出力と、アンテナから給電線路に反射される出力が測定される。給電ループが設けられており、この給電ループは送受信機に接続されている。この送受信機は、送信モードか又は受信モードで作動可能である。送信モードでは送受信機から信号が給電ループに伝送される。この信号はアンテナから放射される。
FR 2 636 781明細書からは、第１の信号を放射し、第２の信号をエコーとして受信するために調整されたフレームアンテナが公知である。このフレームアンテナは、第１の信号の給電と第２の信号の取り込みに用いられる接続端子対を含んでいる。
発明の利点
請求項１の特徴部分に記載された本発明のアンテナ装置によれば、交互通信のもとでのアンテナの切替えが不要となり、それによって回路の簡素化やスペースの節約及びコストの削減が可能となる利点が得られる。
その他にも有利には、二重通信モードでの相互通信のもとでも高価な高域及び/又は低域ろは分波器は必要ない。
本発明の別の有利な実施例は従属請求項に記載されている。
この場合有利には、フレームから受信段への受信信号の誘導的な減結合が結合ループを介して行われる。それにより通常は受信待機状態で人体に携帯されている無線機では、アンテナの相応の配向を人体に対してできるだけ垂直にすることにより人体によって生じる容量的な負荷がごく僅かになる。
有利にはフレームが矩形フレームとして構成される。この場合このフレームの一方の側には給電点が、そして対向する側には同調コンデンサがそれぞれ中央に配設される。誘導的な減結合においては結合ループが、同調コンデンサと給電点を通って延在するフレーム軸線に対して対称的に配設され、容量的な減結合においては結合コンデンサが、同調コンデンサと給電点を通って延在するフレーム軸線に対して対称的に配設される。それにより送信モードにおけるクロストークは受信段の対称的な又は対称に配置される入力側のもとで回避される。
有利には、フレームの被着もプリント基板材料上の導体路として処理される。それにより、アンテナは低コストでプリント基板材料へプリントされる。
有利には、送信すべき信号が、導電的に分離されて有利には変成器の使用のもとで給電点に供給可能である。これにより送信装置によるフレームの負荷が軽減される。
さらに有利には、送信すべき信号が、延長線路を介して給電点に供給される。これにより、顕著なコスト負担の増加なしでアンテナの物理的な長さを相応に所望される送信波長に適合させることが可能となる。
また有利には、アンテナ装置が携帯用小型無線呼出し器に統合される。当該のアンテナ装置が集積化された携帯用小型無線呼出し器の構成の一部であるならば、省スペース化が図られる。
図面
次に本発明の実施例を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。この場合、
図１は誘導結合部を有する本発明によるアンテナ装置を基本的な実施形態で示した図であり、図２及び図３は、誘導性減結合を伴う本発明によるアンテナ装置のそれぞれ１つの有利な実施形態を示したものであり、図４は、受信段の入力側が対称性を有している本発明によるアンテナ装置を示したものであり、図５は、容量性減結合を伴う本発明によるアンテナ装置を示したものである。
実施例
図１には符号１で金属製フレームが示されている。このフレーム１は、矩形フレームとして構成されている。このフレーム１の第１の狭幅側５５の中央部には給電点３５が存在している。この第１の狭幅側５５に対向しているフレーム１の第２の狭幅側６０においてはその中心に同調コンデンサ４５が設けられている。結合ループ５は、フレーム１の第１の狭幅側５５からフレーム１内部にＵ字状に突出しており、これは同調コンデンサ４５と給電点３５を通って延在するフレーム１の軸線に対して対称的に配置されている。この結合ループ５の２つの出力側は、受信段１０に接続されており、この受信段１０はここでは図示されていないさらなる受信装置に接続されている。給電点３５には適合化回路網１５が接続されており、この回路網は一方では基準電位６５に接続され、他方では送信装置２０に接続されている。この場合この送信装置２０は基準電位６５にも接続されている。
フレーム１は無線信号の送受信のためのアンテナとして用いられる。受信の場合には受信周波数が同調コンデンサ２５（これは例えばトリマーコンデンサとして構成されてもよい）を介して共振される。受信段１０への減結合は、ループ５を介して対称的にかつ誘導的に行われる。この場合受信段１０の入力側も対称的にされる。受信段１０から受信された無線信号はここでは図示されていないさらなる受信装置に送出される。前述のアンテナ装置は、例えば通常の受信待機状態の場合に携帯されるような無線機器内に使用されていてもよい。この場合人体は磁気アンテナに対して容量的な負荷となり、この指向性アンテナが人体に対して垂直な関係にある場合には負荷が最低となる。誘導的なアンテナ、すなわち磁気的受信アンテナはとりわけポケットベルなどの携帯用小型無線呼出し機に用いられている。本発明のアンテナ装置によれば、そのような呼出し機器を用いて送信することも可能である。これに対してはこの機器は一般的には手中に握られている。その際の受信に対する前記アンテナ装置の特性はほとんど変わらない。
送信の場合ではアンテナは、例えば比較的短い１/４波長のビーム器などの適合化回路網１５を介して、装置アースを表す基準電位６５と共に平衡器として動作する。この場合送信すべき信号は、送信装置２０から適合化回路網１５を介して給電点３５に送出され、そこで相対向する２つの信号に分割される。これらの信号はその後フレーム１から放射される。フレーム１は、送信の際にはダイポール半部として作用し、そのため給電点３５と同調コンデンサ２４を通って延在する対称軸線によって分割される２つのフレーム部分に電流は流れず、それぞれのフレーム半部は同じ電位を形成する。これらの２つのフレーム半部には電流が流れないので、送信信号は容量的にのみ結合ループ５に減結合される。この場合減結合された信号は電位の同位性に基づいて同相となる。それによりそれらは受信段１０において消滅し、送信信号によるクロストークは生じない。これにより、交互通信ないしは半二重通信の際のアンテナ切替えは省かれ、相互通信ないし二重通信の際にとりわけ必要とされる高価な高域ろは及び/又は低域ろは分波器は省かれるかないしは著しく簡単な実施のみで済む。同調コンデンサ４５と給電点３５が２つの狭幅側５５及び６０の中央に配置されないか及び/又は結合ループ５が前述したようにフレーム１内で対称的に配置されていないならば、２つのフレーム半部に対して信号は異なる電位を生じ、この場合は電流もこれらの２つのフレーム半部を流れない。そのため受信段１０には、フレーム１から結合ループ５への容量性減結合の後で異なる電位を有する信号が供給される。これらの信号は受信段１０では補償することができず、結果的にこれらはクロストークを引き起こすものとなる。このようなケースで受信段１０に供給される減結合された送信信号の補償に対しては、結合ループ５と受信段１０の間に適切な変成回路網が接続される。
図２には、図１に概略的に示されたアンテナ装置の具体的な実施例が示されている。この場合フレーム１は、プリント基板材料７５上に被着された導体路３０として構成されている。この図２による実施形態の場合では、適合化回路網１５と受信段１０が送受信適合化回路部７０の中に集積化されており、この回路部７０からは受信信号がさらなる受信装置に供給される。この場合このさらなる受信装置と送信装置は図２には示されてなく、信号のやりとりのみが矢印で示されている。送受信適合化回路部７０は、その他に基準電位６５に接続されている。この図２によるアンテナ装置の機能は、図１によるアンテナ装置の機能に準ずる。図２では送受信適合化部７０や場合によってはさらなる受信装置及び送信装置がプリント基板材料７５に被着されており、これによってスペースの節約が達成され、当該アンテナ装置は送受信装置と共に無線機ないしは携帯用小型無線呼出し器のケーシング内に設けることができ省スペース化が図られる。
しかしながら図３によれば、当該アンテナ装置を無線機ないし携帯用小型無線呼出し器のケーシングから分離させることも可能である。この場合送受信適合化部７０はケーシング内に集積化されたままである。フレーム１は例えば銅線などで矩形に構成されたループであってもよい。さらに図３では符号５０によって、延長路として構成された延長導体路が示されており、この導体路により、給電点３５と適合化回路網１５ないし送受信適合化部７０との間でアンテナの物理的な長さを所望の送信波長に相応にマッチングさせることができる。
図４にも図１によるアンテナ装置に類似したものが示されている。但しこの場合は受信段１０は対称的な入力側を有していない。受信段１０の入力側の対称化に対しては、受信段１０と結合ループ５の間に変成回路網２５が有利には変成器及び/又は移相器の適用下で接続されている。
図５に示されているアンテナ装置では、フレーム１から受信段１０への受信信号の減結合が、フレーム１に接続されている減結合コンデンサ４０を介して行われれている。この場合フレーム１は前述のように矩形状に構成され、給電点３５と同調コンデンサ４５も図１のようにフレーム１に配置されている。この場合フレーム１の２つの長手側のそれぞれには、各々１つの減結合コンデンサ４０が接続されている。この減結合コンデンサ４０に対する接続点は、同調コンデンサ４５と給電点３５を通って延在するフレーム１の軸線に対して対称的に配置されている。その他にこの減結合コンデンサ４０は、フレーム１には接続されていない方の電極が受信段１０に接続されている。
受信の際には、フレーム１によって受信された信号がこの減結合コンデンサ４０を介して容量的に減結合され、受信段１０に供給される。
送信の際には、送信信号が給電点３５において再び同じ電位の２つの相対向する信号に分割される。この場合にも減結合コンデンサ４０の対称的配置と受信段１０の対称的な入力側に基づいて受信装置に対する送信信号のクロストークが回避される。
さらなる別の実施例では、送信すべき信号を給電点３５に、例えば変成器を用いて導電的に分離させて供給することもあるいは容量的に供給することも可能である。これにより適合化回路網１５と送信装置２０によるフレーム１への負荷が低減される。その際変成器又は容量的な供給部が給電点３５と適合化回路網１５の間に存在してもよいしあるいは適合化回路網１５自体の中にあってもよい。

Claims (13)

1. 容量的に同調可能なフレーム（１）を有し、該フレーム（１）によって受信した無線信号が対称的に受信段（１０）へ入力結合可能である、無線信号の送受信のためのアンテナ装置において、
   前記容量的に同調可能なフレーム（１）が、給電点（３５）を有しており、該給電点においてはフレーム（１）から放射される信号が特に同じ電位を有する、逆方向の２つの信号に分離可能であることを特徴とする、無線信号の送受信のためのアンテナ装置。
2. フレーム（１）から受信段（１０）への受信信号の結合が結合ループ（５）を介して誘導的に行われる、請求項１記載のアンテナ装置。
3. フレーム（１）から受信段（１０）への受信信号の結合が、フレーム（１）に接続された減結合コンデンサ（４０）を介して容量的に行われる、請求項１記載のアンテナ装置。
4. 前記フレーム（１）は矩形状フレームとして構成されており、該フレームの一方の側には給電点（３５）がそして対向する側には同調コンデンサ（４５）がそれぞれ中央に配設されている、請求項１〜３いずれか１項記載のアンテナ装置。
5. 前記結合ループ（５）は、同調コンデンサ（４５）と給電点（３５）を通って延在するフレーム（１）の軸線に対して対称的に配設されている、請求項２〜４いずれか１項記載のアンテナ装置。
6. 前記減結合コンデンサ（４０）は、前記同調コンデンサ（４５）と給電点（３５）を通って延在するフレーム（１）の軸線に対して対称的に配設されている、請求項３または４記載のアンテナ装置。
7. 前記受信段（１０）は、対称的な入力側を有している、請求項１〜６いずれか１項記載のアンテナ装置。
8. 前記受信段（１０）の入力側の対称性のために当該受信段（１０）と結合ループ（５）の間に変成器及び/又は移相器などを用いた変成回路網（２５）を接続する、請求項１〜６いずれか１項記載のアンテナ装置。
9. 前記フレーム（１）は銅線からなるループである、請求項１〜８いずれか１項記載のアンテナ装置。
10. 前記フレーム（１）は、導体路（３０）としてプリント基板材料（７５）に被着されている、請求項１〜８いずれか１項記載のアンテナ装置。
11. 送信すべき信号が、変成器などの使用下で導電的に分離して給電点（３５）に供給可能である、請求項１〜１０いずれか１項記載のアンテナ装置。
12. 送信すべき信号が、延長路などの延長導体路（５０）を介して給電点（３５）に供給可能である、請求項１〜１１いずれか１項記載のアンテナ装置。
13. 前記請求項１〜１２に記載のアンテナ装置を含んだ携帯用小型無線呼出し器。

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