JP4744411B2 - MIMO antenna and communication apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、MIMO(Multiple Input Multiple Output)アンテナに関する。 The present invention relates to a MIMO (Multiple Input Multiple Output) antenna.
近年、複数のアンテナでデータの送受信を行う無線LAN(Local Area Network)技術、すなわちMIMOが、無線LANなどの高速化のために適用されている。このような環境の下において、従来、導体ループに給電点を1/4波長の間隔で配置し、オムニパターンのようなアンテナ指向性を実現するループアンテナが開示されている(例えば、特許文献1)。 In recent years, a wireless local area network (LAN) technology that transmits and receives data with a plurality of antennas, that is, MIMO, has been applied to increase the speed of wireless LAN and the like. Under such circumstances, conventionally, a loop antenna has been disclosed in which feed points are arranged at intervals of ¼ wavelength in a conductor loop to realize antenna directivity like an omni pattern (for example, Patent Document 1). ).
しかしながら、特許文献1に開示されたループアンテナでは、全ての給電点間の電磁的なアイソレーションを確保した構成になっていない。このため、このアンテナをMIMOアンテナとして用いると、アンテナ素子間の相互結合の影響でSNR(Signal to Noise Ratio)特性が劣化し、MIMOチャンネルの伝送容量も低下してしまうという問題があった。
そこで、本発明は、このような状況下においてなされたものであり、その目的は所望の指向性を実現するMIMOアンテナを提供することである。
However, the loop antenna disclosed in Patent Document 1 is not configured to ensure electromagnetic isolation between all feeding points. For this reason, when this antenna is used as a MIMO antenna, there is a problem that the SNR (Signal to Noise Ratio) characteristic is deteriorated due to the mutual coupling between the antenna elements, and the transmission capacity of the MIMO channel is also reduced.
Therefore, the present invention has been made under such circumstances, and an object thereof is to provide a MIMO antenna that realizes desired directivity.
上記目的を達成するため、本発明は、単一のループ素子と、給電時に上記ループ素子に生じる定在波電流分布の節の位置に所定の間隔を隔てて配置された複数の給電点と、を含む。
このように構成することにより、各給電点において、定常波電流が零となり、アンテナ素子間の相互結合が小さくなる。
In order to achieve the above object, the present invention includes a single loop element and a plurality of feeding points arranged at predetermined intervals at nodes of a standing wave current distribution generated in the loop element during feeding. including.
With this configuration, the standing wave current is zero at each feeding point, and the mutual coupling between the antenna elements is reduced.
本発明によると、所望の指向性を実現することができる。 According to the present invention, desired directivity can be realized.
以下、本発明の実施の形態1、2について図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るMIMOアンテナ10を含む無線通信装置100の構成例を示すブロック図である。
図1において、無線通信装置(通信装置)100は、MIMOアンテナ(以下、単に「アンテナ」という)10と、このアンテナ10に接続された送受信モジュール(送受信部)20とを含んで構成されている。無線通信装置100は、例えば、携帯電話、ノート型パソコン、ゲーム機などである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a
In FIG. 1, a wireless communication apparatus (communication apparatus) 100 includes a MIMO antenna (hereinafter simply referred to as “antenna”) 10 and a transmission / reception module (transmission / reception unit) 20 connected to the
アンテナ10は、図1に示すように、単一のループ素子11と、このループ素子11に接続され給電する複数の給電点12とを含んで構成されている。本実施の形態においては、ループ素子11は、例えば、線状導体であり、円状に形成されている。ただし、ループ素子11は、例えば、誘電体基板上にループ形状のパターンをエッジングするストリップ線路で適用してもよい。この場合、比誘電率の高い誘電体基板を用いることにより、ループ素子11を小型化することができる。
As shown in FIG. 1, the
送受信モジュール20は、アンテナ10で送受信する信号を処理するものであり、図1に示すように、複数のアンテナ端子21およびデータ端子22に接続されている。アンテナ端子21の各々は、各給電線30を介して、それぞれの給電点12に接続されている。給電線30は、例えば、同軸ケーブルまたはストリップ線路で構成する。なお、アンテナ端子21は、個々の給電点12に対応して設けられるので、給電点12の個数分存在する。
データ端子22は、例えば、IP(Internet Protocol)パケットを入力したり出力したりする。
The transmission /
The
図2は、送受信モジュール20の構成例を示すブロック図である。
図2において、送受信モジュール20は、複数のアンテナ端子21、データ端子22、RF(Radio Frequency)部23、信号処理部24およびREF生成部25を含んで構成されている。
この場合、信号処理部24は、データ端子22からIPパケットを受信すると、そのIPパケットを変調信号D100(例えば、ベースバンド帯またはIF帯)に変換する。そして、信号処理部24は、変調信号D100をRF部23へ出力する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the transmission /
In FIG. 2, the transmission /
In this case, when receiving the IP packet from the
RF部23は、信号処理部24から変調信号D100を受信した場合、その変調信号D100をRF帯にアップコンバートする。そして、RF部23は、RF帯の変調信号をアンテナ端子21へ出力する。これにより、RF帯の変調信号が、アンテナ端子21を介してアンテナ10から空中放射されることとなる。なお、上記アップコンバートは、例えば、公知のBPF(Band Pass Filter)やLAN(Low Noise Amp)、ミキサ、サーキュレータなどを用いて行われる。
When receiving the modulation signal D100 from the
なお、RF部23と各給電点12との間には、給電線30とのインピーダンス整合をとるための整合回路(不図示)が設けられているものとする。
Note that a matching circuit (not shown) for impedance matching with the
REF生成部25は、動作クロックの基準となるREF信号D102を生成する。そして、REF生成部25は、生成したREF信号D102を、信号処理部24へ出力する。これにより、信号処理部24は、REF信号D102に従って動作する。さらに、REF生成部25は、動作周波数の基準となるREF信号D103を生成する。そして、REF生成部25は、生成したREF信号D103を、RF部23へ出力する。これにより、RF部23は、REF信号D103に従って動作する。
なお、図2のREF生成部25は、独立して記載されているが、例えば、RF部23または信号処理部24に組み込むようにしてもよい。
The
2 has been described independently, it may be incorporated into the
さらに、RF部23は、アンテナ端子21(アンテナ10)から変調信号(例えば、RF帯)を受信すると、その変調信号をダウンコンバートする。そして、RF部23は、ダウンコンバートした受信信号D101(例えば、ベースバンド帯またはIF帯)を信号処理部24へ出力する。なお、上記ダウンコンバートは、例えば、公知のミキサなどを用いて行われる。
信号処理部24は、RF部23から受信信号D101を受信した場合、その受信信号D101をIPパケット(所定のデータ)に変換して出力する。これにより、アンテナ10を介して受信されたRF帯の変調信号が、例えばIPパケットに変換されて出力されることとなる。なお、上記IPパケット等のデータへの変換は、公知の検波処理や復調処理、復号処理、誤り制御処理(MAC層)などを行った後に実行する。
Further, when receiving a modulation signal (for example, RF band) from the antenna terminal 21 (antenna 10), the
When receiving the received signal D101 from the
なお、MIMOの通信方式としては、例えば、時空間符号化、空間分割多重、固有モード、Spatial Spreading、CDD(Cyclic Delay Diversity)などの方式を適用する。
また、MIMOの検波方式としては、例えば、時空間符号時のMRC(Maximum Ratio Combining)、ZF(Zero forcing)、MMSE(Minimum Mean Square Error)、MLD(Maximum Likelihood Detection)などの方式を適用する。
As a MIMO communication scheme, for example, a scheme such as space-time coding, space division multiplexing, eigenmode, Spatial Spreading, CDD (Cyclic Delay Diversity) is applied.
As a MIMO detection method, for example, a method such as MRC (Maximum Ratio Combining), ZF (Zero Forcing), MMSE (Minimum Mean Square Error), or MLD (Maximum Likelihood Detection) at the time of space-time coding is applied.
図3は、本実施の形態における給電点12の配置パターンの一例を示す図である。本実施の形態では、給電点12は、例えば、奇数個すなわち3個有する場合について説明する。
図3のアンテナ10においては、3個の給電点12が、それぞれ、ループ素子11上のP1、P2、P3の各点の位置に接続されている。つまり、3個の給電点12は、ループ素子11上を、第1の円周方向(時計回り方向)d1あるいは第2の円周方向(反時計回り方向)d2に等間隔(3等分)で配置されている。なお、これらの円周方向d1、d2を単に円周方向ともいう。
具体的には、3個の給電点12は、0.5λずつずれて配置されている。すなわち、3個の給電点12は、ループ素子11の円周方向に、所定の間隔を隔てて配置されている。なお、λは、アンテナ10のRF帯の使用周波数(所望の周波数)の波長を意味する。
さらに、3個の給電点12は、ループ素子11の中心点oからみて、円周方向に、120度ずつずれて配置されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an arrangement pattern of the
In the
Specifically, the three
Further, the three
このように構成することにより、例えば、第1の円周方向(時計回り)d1からみると、P1点とP2点との間(P1−P2点間ともいう)におけるループ素子11上の径路(距離)は、1.0λとなる。他方、第2の円周方向d2からみると、上記経路は、0.5λとなる。したがって、第1および第2の円周方向d1、d2双方からみた場合のP1−P2点間の経路差は、0.5λとなる。
By configuring in this way, for example, when viewed from the first circumferential direction (clockwise) d1, the path on the
よって、P1点の給電点12からループ素子11に生じる進行波電流は、2つの円周方向d1、d2に沿ってループ素子11上を流れるものの、P2点の位置で互いに打ち消し合うことになる。すなわち、P1点の給電点12がループ素子11に生成する定在波電流は、P2点の位置において零となる。
以上から、給電点12間の電磁界的なアイソレーションを確保することが可能となり、相互結合によるSNRの劣化を補償できる。
Therefore, the traveling wave current generated from the
From the above, it becomes possible to ensure electromagnetic isolation between the feeding points 12 and to compensate for SNR degradation due to mutual coupling.
なお、図3の配列パターンの場合、不平衡系(1つの線路で給電)となるため、不図示の給電回路は、通信装置100の筐体(グラウンド面)の影響を考慮した上で設ける必要がある。
In the case of the arrangement pattern shown in FIG. 3, an unbalanced system (power is supplied by one line) is provided. Therefore, the power supply circuit (not shown) needs to be provided in consideration of the influence of the housing (ground surface) of the
図4は、ループ素子11に生じる定在波電流の時間変化を示すグラフである。なお、図4(a)〜(c)の各グラフの横軸はP1〜P3の各点すなわち距離を、縦軸は定在波電流をあらわす。
図4(a)は、P1点の位置からループ素子11に給電された場合に生じる定在波電流分布を表すグラフである。図4(a)では、P2点およびP3点の位置は、定在波の節にある。
FIG. 4 is a graph showing a time change of the standing wave current generated in the
FIG. 4A is a graph showing a standing wave current distribution generated when power is supplied to the
図4(b)は、P2点の位置からループ素子11に給電された場合に生じる定在波電流分布を表すグラフである。図4(b)では、P1点およびP3点の位置は、定在波の節にある。
FIG. 4B is a graph showing a standing wave current distribution generated when power is supplied to the
図4(c)は、P3点の位置からループ素子11に給電された場合に生じる定在波電流分布を表すグラフである。図4(c)では、P1点およびP3点の位置は、定在波の節にある。
このように、P1、P2、P3の各点は、定在波の節にあたる位置に存在するため、P1、P2、P3の各点においては、給電時に定在波電流が零になる。また、P1、P2、P3の各点において定在波電流が零になることにより、これら3点間相互の電磁結合が小さくなる。したがって、特許文献1のループアンテナの場合と異なり、アンテナ素子(給電点)間の相互結合を小さくすることができる。
FIG. 4C is a graph showing a standing wave current distribution generated when power is supplied to the
Thus, since each point of P1, P2, and P3 exists in the position which corresponds to the node of a standing wave, at each point of P1, P2, and P3, a standing wave current becomes zero at the time of electric power feeding. Further, since the standing wave current becomes zero at each of the points P1, P2, and P3, the mutual electromagnetic coupling between these three points becomes small. Therefore, unlike the case of the loop antenna of Patent Document 1, the mutual coupling between the antenna elements (feeding points) can be reduced.
次に、P1〜P3の各点の給電点12をそれぞれ、独立のループ素子11の給電点12として用いた場合のアンテナ10の位相特性について説明する。
図5は個々の給電点12を独立して用いた場合のアンテナ10の位相特性を示すグラフである。なお、図5(a)〜(c)の各グラフの横軸は角度を、縦軸は位相をあらわす。縦軸の位相は、図4の定在波電流が零のときの位相を0として示されている。
図5(a)は、P1点の給電点12を独立して用いた場合の位相特性を表すグラフである。図5(a)では、0度〜120度(P1−P2点)間および240度〜360度(P3−P1点)間の位相が、+π/2となり、P2−P3点間の位相は、−π/2となる。
Next, the phase characteristics of the
FIG. 5 is a graph showing the phase characteristics of the
FIG. 5A is a graph showing phase characteristics when the
図5(b)は、P2点の給電点12を独立して用いた場合の位相特性を表すグラフである。図5(b)では、0度〜240度(P1−P3点)間の位相が、+π/2となり、240度〜360度(P3−P1点)間の位相は、−π/2となる。
FIG. 5B is a graph showing phase characteristics when the
図5(c)は、P3点の給電点12を独立して用いた場合の位相特性を表すグラフである。図5(c)では、0度〜120度(P1−P2点)間の位相が、−π/2となり、120度〜360度(P2−P1点)間の位相は、+π/2となる。
これにより、例えば、独立した給電点12がP1点(図5(a)の場合)からP2点(図5(b)の場合)に移動した場合、図5(a)(b)から、アンテナ10は、位相が120度回転した特性をもつがわかる。また、これと同様に、例えば、独立した給電点12がP1点(図5(a)の場合)からP3点(図5(c)の場合)に移動した場合、図5(a)(c)から、アンテナ10は、位相が240度回転した特性をもつことがわかる。
FIG. 5C is a graph showing the phase characteristics when the
Thereby, for example, when the
したがって、P1〜P3点の各給電点12は、それぞれ、電磁的なアイソレーションを確保した構成とすることが可能であることがわかる。また、P1〜P3点の各給電点12は、特許文献1のループアンテナの場合と異なり、ループ素子11上を、第2の円周方向d2に連続して120度ずつ回転するように配置されていることがわかる。よって、アンテナ10は、MIMOアンテナとして用いても、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることが可能となる。これは、非特許文献「竹内勉、外3名、“複素パタンに基づいたアンテナの指向性ダイバーシチ効果”、信学論、vo1.J67−B、no.5、1985」に基づく。この非特許文献では、位相パターンが異なる2つのアンテナ端子を用いた指向性ダイバーシチの効果が、アンテナ間隔を設計パラメータとする空間ダイバーシチとは別との報告がなされている。
Therefore, it can be seen that each of the feeding points 12 of P1 to P3 can be configured to ensure electromagnetic isolation. Further, unlike the case of the loop antenna disclosed in Patent Document 1, the feeding points 12 of P1 to P3 are arranged so as to rotate continuously 120 degrees on the
以上から、アンテナ10は、SNR特性が劣化させることなく、MIMOチャンネルの伝送容量を確保することが可能となり、所望の指向性を実現することができる。
As described above, the
また、無線通信装置100は、所望の指向性をもつアンテナ10を用いて、MIMOチャンネルにおける無線通信を行うことが可能となる。よって、例えば、時空間符号化や固有ベクトル化されたMIMO通信時の変調信号が、単一のループ素子11を用いて送信することができ、有用である。
In addition, the
なお、実施の形態1では、給電点12は3個の場合について説明したが、その個数は、本発明の主旨を逸脱しない限り、変更してもよい。例えば、給電点12の個数を2n+1(n:1以上の自然数)で定義した個数としてもよい。この場合、給電点12間の間隔(所定の間隔)は、ループ素子11の第2の円周方向d2に、360/(2n+1)度の等間隔に設定する。このようにすると、各給電点12間においては、空間的な位置だけではなく、複素指向性のパターンも異なる。よって、マルチパス伝搬環境におけるアンテナ相関を低下させることができる。
また、この場合、ループ素子11の円周長は、(2n+1)×1/2波長に設定され、かつ、隣接する給電点12の間隔は、1/2波長の等間隔に設定する。
In the first embodiment, the case where there are three
In this case, the circumferential length of the
(実施の形態2)
実施の形態2は、奇数個の給電点12をループ素子11に設けた実施の形態1の場合に代えて、偶数個の給電点12をループ素子11に設けた点が、実施の形態1と異なる。その他の構成は、実施の形態1と同様である。そこで、以下、実施の形態1と異なる部分を主に説明する。
(Embodiment 2)
The second embodiment is different from the first embodiment in which the odd number of feeding points 12 are provided in the
図6は、本発明の実施の形態2に係るアンテナ10の構成例を示すブロック図である。なお、実施の形態2において、実施の形態1と同一の部分は、実施の形態1と同一の符号(用語を含む)を用いて、適宜重複説明を省略する。
図6のアンテナ10においては、4個の給電点12が、それぞれ、ループ素子11上のP1、P2、P3、P4の各点の位置に接続されている。つまり、4個の給電点12は、ループ素子11上を、第2の円周方向d2に所定の間隔を隔てて配置されている。
具体的には、本実施の形態における所定の間隔は、第2の円周方向d2に連続して、0.5λずつずれるように設定されている。そして、P1−P4点間の間隔は、第1の円周方向d1からみて、1.0λとなっている。
さらに、4個の給電点12は、ループ素子11の中心点oからみて、第2の円周方向d2に連続して、72度ずつずれて配置されているが、この点は、後述する。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the
In the
Specifically, the predetermined interval in the present embodiment is set so as to be shifted by 0.5λ continuously in the second circumferential direction d2. And the space | interval between P1-P4 points is 1.0 (lambda) seeing from the 1st circumferential direction d1.
Further, the four
このように構成することにより、例えば、P1−P4点間の径路(距離)は、第1の円周方向d1からみると、1.0λとなる。他方、第2の円周方向d2からみると、P1−P4点間の経路は、1.5λとなる。したがって、第1および第2の円周方向d1、d2双方からみた場合のP1−P4点間の経路差は、0.5λとなる。よって、P1点の給電点12からループ素子11に生じる進行波電流は、実施の形態1の場合と同様に、P4点の位置で互いに打ち消し合うことになる。すなわち、P1点の給電点12がループ素子11に生成する定在波電流は、P4点の位置において零となる。以上から、これら4点間相互の電磁結合は、実施の形態1の場合と同様に、小さくなることがわかる。
By configuring in this way, for example, the path (distance) between the points P1 and P4 is 1.0λ when viewed from the first circumferential direction d1. On the other hand, when viewed from the second circumferential direction d2, the path between the points P1 and P4 is 1.5λ. Accordingly, the path difference between the points P1 and P4 when viewed from both the first and second circumferential directions d1 and d2 is 0.5λ. Therefore, the traveling wave currents generated from the
次に、P1〜P4の各点の給電点12をそれぞれ、独立のループ素子11の給電点12として用いた場合のアンテナ10の位相特性について説明する(図5の実施の形態1の場合と同様)。
図7は、個々の給電点12を独立して用いた場合のアンテナ10の位相特性を示すグラフである。
図7(a)は、P1点の給電点12を独立して用いた場合の位相特性を表すグラフである。図7(a)では、0度(P1)から360度(P1)までの間、位相が72度の周期で交互に反転し、−π/2または+π/2になる。
Next, the phase characteristics of the
FIG. 7 is a graph showing the phase characteristics of the
FIG. 7A is a graph showing the phase characteristics when the
図7(b)は、P2点の給電点12を独立して用いた場合の位相特性を表すグラフである。図7(b)では、0度(P1)から360度(P1)までのうち、0度(P1)から144度(P3)までの間は、位相が+π/2となっている。そして、144度(P3)から360度(P1)までの間は、位相が72度の周期で交互に反転し、−π/2または+π/2となる。
FIG. 7B is a graph showing the phase characteristics when the
図7(c)は、P3点の給電点12を独立して用いた場合の位相特性を表すグラフである。図7(c)では、0度(P1)から72度(P2)までの間は、位相が−π/2となり、72度(P2)から216度(P4)までの間は、位相が+π/2となる。そして、216度(P4)から288度までの間は、位相が−π/2となり、288度から360度(P1)までの間は、位相が+π/2となる。
FIG. 7C is a graph showing phase characteristics when the
図7(d)は、P3点の給電点12を独立して用いた場合の位相特性を表すグラフである。図7(d)では、0度(P1)から72度(P2)までの間は、位相が+π/2となり、72度(P2)から144度(P3)までの間は、位相が−π/2となる。そして、144度(P3)から288度までの間は、位相が+π/2となり、288度から360度(P1)までの間は、位相が−π/2となる。
これにより、例えば、P1〜P4点の各給電点12は、ループ素子11上を、第2の円周方向d2に連続して72度ずつ回転するように配置されていることがわかる。
FIG. 7D is a graph showing phase characteristics when the
Thereby, for example, it can be seen that the feeding points 12 of the points P1 to P4 are arranged on the
なお、実施の形態2では、給電点12は4個の場合について説明したが、その個数は、本発明の主旨を逸脱しない限り、変更してもよい。例えば、給電点12の個数を2m(m:2以上の自然数)で定義した個数としてもよい。この場合、給電点12間の間隔(所定の間隔)は、ループ素子11の第2の円周方向d2に、360/(2n+1)度の等間隔に設定する。このようにすると、各給電点12間においては、空間的な位置だけではなく、複素指向性のパターンも異なる。よって、マルチパス伝搬環境におけるアンテナ相関を低下させることができる。
また、この場合、ループ素子11の円周長は、(2m+1)×1/2波長に設定され、かつ、各給電点12は、ループ素子11の第2の円周方向d2に連続して、1/2波長ずらして設定する。
つまり、第1および第2の円周方向d1、d2双方からみた場合のP1−P2点間の経路差は、0.5λとなる。よって、P1点の給電点12からループ素子11に生じる進行波電流は、2つの円周方向d1、d2に沿ってループ素子11上を流れるものの、P2点の位置で互いに打ち消し合うことになる。すなわち、P1点の給電点12がループ素子11に生成する定在波電流は、P2点の位置において零となる。
以上から、給電点12間の電磁界的なアイソレーションを確保することが可能となり、相互結合によるSNRの劣化を補償できる。
In the second embodiment, the case where the number of feeding points 12 is four has been described. However, the number may be changed without departing from the gist of the present invention. For example, the number of feeding points 12 may be defined as 2 m (m: a natural number of 2 or more). In this case, the interval (predetermined interval) between the feeding points 12 is set to an equal interval of 360 / (2n + 1) degrees in the second circumferential direction d2 of the
Further, in this case, the circumferential length of the
That is, the path difference between the points P1 and P2 when viewed from both the first and second circumferential directions d1 and d2 is 0.5λ. Therefore, the traveling wave current generated from the
From the above, it becomes possible to ensure electromagnetic isolation between the feeding points 12 and to compensate for SNR degradation due to mutual coupling.
(実施例)
次に、例えば図8に示すアンテナを試作し、その系の相互結合度およびVSWR(Voltage Standing Wave Ratio)を測定した。図8のアンテナは、給電点12の数すなわちアンテナ素子数を3(図3と同様)とした。そして、このときの各給電点12の間隔は、それぞれ、ループ素子11の円周方向に沿って60nmに設定し、ループ素子11は、直径が1mmの銅線を用いた。さらに、3個の給電点12は、同軸結線を施した。なお、図8のアンテナは、使用周波数を2.4GHzで設計した。
(Example)
Next, for example, the antenna shown in FIG. 8 was prototyped, and the mutual coupling degree and VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) of the system were measured. In the antenna of FIG. 8, the number of feeding points 12, that is, the number of antenna elements is set to 3 (similar to FIG. 3). And the space | interval of each
図9は、相互結合度の測定結果を示すグラフである。ここでは、図8の3個の給電点12にネットワークアナライザを接続し、Sパラメータを実測して相互結合度を求めた。なお、図9のグラフの横軸は周波数GHzを、縦軸は相互結合度dBを示す。
グラフP12は、P1−P2点間の相互結合度を表し、グラフP23は、P2−P3点間の相互結合度を表す。そして、グラフP31は、P3−P1点間の相互結合度を表す。これらのグラフから、相互結合度の平均値が、−16dB以下を示すことがわかる。よって、図8のアンテナは、MIMO通信のアンテナ系の設定基準(−15dB以下)を満たすことが確認できた。
FIG. 9 is a graph showing the measurement results of the mutual coupling degree. Here, a network analyzer was connected to the three
Graph P12 represents the degree of mutual coupling between points P1-P2, and graph P23 represents the degree of mutual coupling between points P2-P3. And the graph P31 represents the mutual coupling degree between P3-P1 points. It can be seen from these graphs that the average value of the degree of mutual coupling is -16 dB or less. Therefore, it was confirmed that the antenna of FIG. 8 satisfies the antenna communication system setting standard (−15 dB or less).
なお、非特許文献「3GPP、“Spatial channel model for MIMO simulations”,TR 25.996 V6.1.0,Sep.2003」、「V.Erceg,et al.,”TGn channel models”,IEE 802.11−03/940r2,Jan.2004.」によると、1/2波長ダイポールが、MIMOチャンネルの一般的な構成であり、このダイポールを1/2波長の間隔で直列配列した場合、その素子間相互結合は、約−15dB(設計基準)になることが記載されている。また、非特許文献「R.Janaswamy、“Effect of element mutual couping on the capacity of fixed length linear arrays”、IEEE Antenna and Wireless Propagation Letters、vol.1、2002」によれば、1/2波長ダイポールの間隔が、1/2波長以下になると、MIMOチャンネルの伝送容量が劣化することが記載されている。 In addition, non-patent literature “3GPP,“ Spatial channel model for MIMO simulations ”, TR 25.996 V6.1.0, Sep. 2003”, “V. Erceg, et al.,“ TGn channel models ”, IEEE 802. 11-03 / 940r2, Jan. 2004. ”, a half-wave dipole is a general configuration of a MIMO channel, and when this dipole is arranged in series at intervals of a half-wave, The coupling is described to be approximately -15 dB (design basis). Non-patent literature “R. Janswamy,“ Effect of elemental mutual coupling on the capacity of fixed length linear arrays ”, IEEE Antenna and Wires ½, Prop. However, it is described that the transmission capacity of the MIMO channel deteriorates when the wavelength is ½ wavelength or less.
図10は、各給電点からみたVSWRの測定結果を示すグラフである。なお、図10のグラフの横軸は周波数GHzを、縦軸はVSRWを示す。
グラフP11は、P1点の給電点12からみたVSWRを表し、グラフP22は、P2点の給電点12からみたVSWRを表す。そして、グラフP33は、P3点の給電点12からみたVSWRを表す。
FIG. 10 is a graph showing the VSWR measurement results viewed from each feeding point. In addition, the horizontal axis of the graph of FIG. 10 shows frequency GHz, and a vertical axis | shaft shows VSRW.
The graph P11 represents the VSWR viewed from the
本発明のMIMOアンテナは、MIMO通信に適用するのに有用である。特に、MIMOアンテナは、携帯電話や無線LANなどの移動通信システムなどの通信装置に用いるのに適している。また、MIMOアンテナは、ダイバーシチ受信技術を適用するテレビ放送の受信装置(通信装置)に応用するのにも適している。 The MIMO antenna of the present invention is useful for application to MIMO communication. In particular, the MIMO antenna is suitable for use in a communication device such as a mobile communication system such as a mobile phone or a wireless LAN. The MIMO antenna is also suitable for application to a television broadcast receiving apparatus (communication apparatus) to which diversity reception technology is applied.
10 MIMOアンテナ
11 ループ素子
12 給電点
20 送受信モジュール
21 アンテナ端子
22 データ端子
23 RF部
24 信号処理部
25 REF生成部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
給電時に前記ループ素子に生じる定在波電流分布の節の位置に所定の間隔を隔てて配置された複数の給電点と、を含み、
第1の給電点から任意の第2の給電点までの前記導体上の経路長が、時計回りと反時計回りとで1/2×(2k−1)(k:自然数)波長異なる、
MIMOアンテナ。 A single loop element formed of one conductor ;
A plurality of feeding points arranged at predetermined intervals at nodes of a standing wave current distribution generated in the loop element at the time of feeding ,
The path length on the conductor from the first feeding point to an arbitrary second feeding point differs by 1/2 × (2k−1) (k: natural number) wavelength between clockwise and counterclockwise.
MIMO antenna.
前記所定の間隔は、前記ループ素子の円周方向に、360/(2n+1)度の等間隔に設定されている、
請求項1に記載のMIMOアンテナ。 When the loop element is configured in a circular shape and the feeding point has 2n + 1 (n: a natural number of 1 or more),
The predetermined interval is set to an equal interval of 360 / (2n + 1) degrees in the circumferential direction of the loop element.
The MIMO antenna according to claim 1.
少なくとも2つの前記所定の間隔は、前記ループ素子の円周方向に連続して、360/(2m+1)度ずらして設定されている、
請求項1に記載のMIMOアンテナ。 When the loop element is formed in a circular shape and the feeding point has 2m (m: natural number of 2 or more),
The at least two predetermined intervals are set to be shifted 360 / (2m + 1) degrees continuously in the circumferential direction of the loop element.
The MIMO antenna according to claim 1.
請求項2に記載のMIMOアンテナ。 The circumferential length of the loop element is set to (2n + 1) × 1/2 wavelength, and the predetermined interval is set to an equal interval of ½ wavelength.
The MIMO antenna according to claim 2.
請求項3に記載のMIMOアンテナ。 The circumferential length of the loop element is set to (2m + 1) × 1/2 wavelength, and at least two of the predetermined intervals are continuously shifted in the circumferential direction of the loop element by ½ wavelength. Set,
The MIMO antenna according to claim 3.
前記MIMOアンテナで送受信する信号の処理を行う送受信部と、
を含む通信装置。 The MIMO antenna according to any one of claims 1 to 5,
A transmission / reception unit for processing a signal transmitted / received by the MIMO antenna;
Including a communication device.
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