JP4939415B2 - 放射装置を有するアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの適応型除波フィルターを有する放射装置及びこの装置を有するアンテナに関連する。本発明は、特に、高周波を用いる無線通信に適用される。

今日、デジタルデータ伝送のための多数の無線通信技術が存在する。従来の技術の大半は、これらデジタルデータを介した高周波搬送波の変調から成る。

結果として生じる信号は、その後、増幅され、そして送信アンテナへ送信される。受信では、逆の動作が実行される。

他の情報伝送技術があり、特に、再現性が正確に検査される非常に短期間（しばしば５００ｐｓ程度）のガウスパルス列の発射に依存する技術が存在する。

送信されるべき有用な情報は、連続パルスの間の期間の展開に含まれる。

この通信技術は、パルス位置変調（ＰＰＭ）と称される。ＰＰＭは、搬送波を有さない高スループットの比較的低い発射電力（ミリワットより低い）のデータ伝送を可能にする。利用されるパルスの波形は、周波数領域で非常に広い帯域を有する信号になる。

標準化団体は、現在、このＰＰＭ技術に基づくＵＷＢ（「超広帯域」）規格を策定している。

これらの団体は、既に展開されている多数の通信手段との干渉の可能性を低減するため、発射電力レベル及び周波数密集の両方の制限基準を既に適用している。

従って、ＵＷＢ無線通信のために予約された周波数スパンは［３．１ＧＨｚ；１０．６ＧＨｚ］、許容帯域幅で−４１ｄＢｍ／Ｍｈｚ、つまり−２．２５ｄＢｍの最大等価等方放射電力（ＥＲＩＰ）を有すると限定されている。

しかし、割り当てられた周波数帯の一部、特に５ＧＨｚ及び６ＧＨｚの間を用いる特定の無線伝送システムで重大な問題が生じる。

従って、他の規格、特にＨｙｐｅｒＬＡＮ２及び８０２．１１ａは、次のように割り当てられている。

欧州では、−［５．１５ＧＨｚ；５．３５ＧＨｚ］及び［５．４７ＧＨｚ；５．７２５ＧＨｚ］、
米国では、−［５．１５ＧＨｚ；５．３５ＧＨｚ］及び［５．７２５ＧＨｚ；５．８２５ＧＨｚ］、
日本では、−［５．１５ＧＨｚ；５．３５ＧＨｚ］。

このようなシステムは、ＵＷＢ規格で標準化された電力より非常に大きい信号電力を示し得るので、ＵＷＢ受信機を妨害する可能性がある。

これらの妨害は、従って、このようなシステムがこれらＵＷＢ装置に関し妨害信号を発射し通過帯域を減少させるので、ＵＷＢ装置に関しては不利益をもたらす。

具体的には、このような妨害システムの存在下で、低電力を有する信号の増幅（ＬＮＡと呼ばれ、「低雑音増幅器」の略である）及びＵＷＢ装置のアナログ信号のデジタル信号への変換（ＡＤＣと呼ばれる）が飽和する。このため、ＵＷＢパルスを正しく検出できない。

特定の周波数を濾波し、受信時に装置を保護し、又は装置の発射を無効にし、干渉され得る周波数帯域に除波フィルターを更に利用することにより既存の通信と干渉しないようにすることが知られている。

本発明は、少なくとも前述の問題を解決する。つまり、除波フィルターの常駐、及び従って、このフィルターに対応する通過帯域における不利益の低減である。

本発明は、これら除波フィルターがそれら除波フィルターに関連付けられた装置の通過帯域を恒久的に減少させ、同時に干渉信号は必ずしも不変でない又は存在しないという、本発明に特有の所見から生じる。

本発明は、干渉信号の周波数帯域と関連付けられた除波フィルターを備えた少なくとも１つの放射装置を有するアンテナに関する。本発明は、この除波フィルターは、適応型であり、干渉信号が検出され且つ干渉信号の電力が閾値より上である場合、アクティブになり、この適応型フィルターは、この干渉信号の検出電力が閾値より下である場合、非アクティブになることを特徴とする。

本発明に基づき、アンテナの除波フィルターは、動的及び適応型の方法で、特定の閾値より上で干渉信号の電力又は強度が検出された場合のみ、アクティブにされる。

このようなアンテナは、この場合、受信時には保護され及び送信時には干渉信号と干渉しないという利益を提供する。

特に、干渉信号の存在下で、アナログ信号のデジタル信号への変換の飽和が、回避される。

更に、このようなアンテナはまた、干渉信号が存在しない場合にアンテナの限定された通過帯域を有さないという利益を提供する。

実際に、干渉信号が存在しない場合、又はこの信号強度が特定の閾値より下に降下する場合、除波フィルターは、非アクティブになり、アンテナの通過帯域は減少しない。

除波フィルターは、アンテナ内に統合され得、結果として挿入損失を限定し、アンテナを小型化し、及びアンテナのコストを低減する。

アンテナとアナログ信号からデジタル信号への変換器の間のフィルターの統合に関連する雑音指数の問題は、本発明により除去される。

実施例では、アンテナは、[３．１ＧＨｚ；１０．６ＧＨｚ]の周波数帯域の信号を受信又は送信可能である。

実施例によると、除波フィルターは、放射装置内に少なくとも１つの非導電部分を有する。

実施例では、非導電部分は、干渉信号が検出された場合、受信時に濾波し又は送信時に保護することが望ましい干渉信号の中心波長の半分に等しい寸法を有する。

実施例によると、非導電部分は、導電端を接続する切り替え手段によりブリッジされる。

実施例では、切り替え手段は、ダイオード又は電気機械システムを有する。

実施例によると、干渉信号の検出手段は、アンテナに関連付けられる。

実施例では、検出手段は、干渉信号のレベルを干渉信号と関連付けられた閾値と比較する少なくとも１つの比較器を有する。

実施例によると、切り替え手段の制御手段は、アンテナと関連付けられる。

実施例では、制御手段は、干渉信号の電力が干渉信号に関連付けられた閾値を超えた場合、干渉信号と関連付けられた切り替え手段を開にする。

実施例によると、制御手段は、干渉信号の電力が干渉信号に関連付けられた閾値より下に降下した場合、特定の干渉信号と関連付けられた切り替え手段を閉にする。

実施例では、アンテナは、回路基板に統合される。

実施例によると、放射装置は、２つの放射素子を有するダイポールである。

実施例では、放射素子は円形又は楕円形を有する。

実施例によると、放射装置は、少なくとも２つの除波フィルターを有する。

本発明はまた、除波フィルターを備えた放射装置に関する。本発明は、除波フィルターが適応型であり、前述の実施例の１つによるアンテナで実施されることを特徴とする。

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照すると共に、非限定である例を用いた以下の説明により明らかである。

図１は、本発明によるアンテナの放射装置１００の実施例を表す。この実施例では、放射装置１００は、ダイポールを有する。この広帯域放射装置１００は、２つの円形アーム１０６及び１０７を有する。

円形アームの直径は、２４ｍｍである。円形アームは、１ｍｍの距離だけ互いに離れている。これら円形アームは、導電材料から成るか、又は導電材料で覆われている。

これら円形アームの電力供給は、接続点１２６及び１２８を通じて行われる。

２つの除波フィルターは、この放射装置１００に統合されている。

第１の除波フィルターは４．６ＧＨｚ周辺の周波数に位置付けられる。これは低周波フィルター又はＬＦフィルターと呼ばれる。

このフィルターは、それぞれ長さ３２ｍｍ及び幅０．５ｍｍを有する２つの非導電部分１０４及び１１０から成る。

これら２つの非導電部分１０４及び１１０は、開又は閉にされ得るＬＦ切り替え手段１１６及び１２２によりブリッジされる。これらＬＦ切り替え手段１１６及び１２２が開の場合、これらＬＦ切り替え手段１１６及び１２２は導電せず、及びＬＦ除波フィルターは４．６ＧＨｚ周辺の周波数でアクティブである。

これらＬＦ切り替え手段１１６及び１２２が閉の場合、これらＬＦ切り替え手段１１６及び１２２は導電し、４．６ＧＨｚの除波フィルターを消滅させる。

第２の除波フィルターは５．７ＧＨｚ周辺の周波数に位置付けられる。これは高周波フィルター又はＨＦフィルターと呼ばれる。 このフィルターは、それぞれ長さ２６ｍｍ及び幅０．４ｍｍを有する２つの非導電部分１０２及び１０８から成る。

これら２つの非導電部分１０２及び１０８は、開又は閉にされ得るＨＦ切り替え手段１１８及び１２０によりブリッジされる。これらＨＦ切り替え手段１１８及び１２０が開の場合、これらＨＦ切り替え手段１１８及び１２０は導電せず、及びＨＦ除波フィルターは５．７ＧＨｚ周辺の周波数でアクティブである。

これらＨＦ切り替え手段１１８及び１２０が閉の場合、これらＨＦ切り替え手段１１８及び１２０は導電し、５．７ＧＨｚの除波フィルターを消滅させる。

ＨＦ手段１１８及び１２０並びにＬＦ手段１１６及び１２２が閉の場合（アクティブに切り替えられている場合）、２つの除波フィルターは非アクティブにされ、放射装置１００は除波フィルターを有さない（特に非導電部分１０２、１０４、１０８又は１１０を有さない）ダイポールとして動作する。

ＬＦ手段１１６及び１２２が閉であり且つＨＦ手段１１８及び１２０が開の場合（非アクティブに切り替えられている）、除波フィルターは、高周波（約５．７ＧＨｚ）においてアクティブである。

ＬＦ手段１１６及び１２２が開であり且つＨＦ手段１１８及び１２０が閉の場合、除波フィルターは、低周波（約４．６ＧＨｚ）においてアクティブである。

ＬＦ手段１１６及び１２２が開であり且つＨＦ手段１１８及び１２０が開の場合、除波フィルターは低周波（約４．６ＧＨｚ）においてアクティブであり、及び除波フィルターは高周波（約５．７ＧＨｚ）においてアクティブである。

ＬＦ手段１１６、ＬＦ手段１２２、ＨＦ手段１１８及びＨＦ手段１２０は、それぞれ、少なくとも１つのダイオード、微小電気機械システム又は開又は閉になるよう、つまり非導電又は導電に制御され得る如何なる他のシステムを有する。

全てのこれらの結果は、シミュレーションにより正当性を立証されている。

図１ｂ、図１ｃ及び図１ｄは、得られた結果の例である。

図１ｂは、縦座標１３２の図１ａの装置１００のＶＳＷＲ（電圧定在波比）と称される定在波比の曲線を、［２ＧＨｚ−１２ＧＨｚ］の周波数範囲に亘り横座標１３４の周波数ＧＨｚの関数として与えるグラフである。

曲線１３６は、除波フィルターを有さない放射装置により得られた曲線である。

曲線１３８は、非金属部分１０２、１０４、１０８及び１１０、閉である（導電に切り替えられている）切り替え手段１１６、１１８、１２０及び１２２を統合する放射装置１００により得られた曲線である。

留意すべき点は、２つの曲線が重なり合い、それにより放射装置１００の除波フィルターが完全に無効にされていることである。装置１００は、そして非金属部分を有さない放射装置として動作する。この装置１００、及び従って装置１００が統合されているアンテナは、アンテナの除波フィルターが非アクティブである場合、通過帯域の如何なる損失も受けない。

図１ｃは、図１ｂと類似の方法で、切り替え手段１１６、１１８、１２０及び１２２が開である場合（非導電に切り替えられている場合）、（横座標１３４の）周波数ＧＨｚの関数として、縦座標１３２にＶＳＷＲ比を与えるグラフ１４０を表す。

留意すべき点は、４．６ＧＨｚ及び５．７ＧＨｚ周辺の値の周波数の狭いスパン１４２及び１４４のＶＳＷＲ比が有意な値であることである。これにより、これらのスパン１４２及び１４４の強力な除去を有する。

２つの除波フィルターは、従って、スパン１４２及び１４４の周波数に対し、それらの除波機能を実行する。

図１ｄは、以下を与えるグラフである。

−縦座標１３２にＶＳＷＲ比の曲線１５２を、開であるＬＦ切り替え手段１１６及び１２２に対し、（横座標１３４の）周波数ＧＨｚの関数として与える。ＬＦ除波フィルターは、約４．６ＧＨｚの周波数でアクティブであり、及びＶＳＷＲ比は、約４．６ＧＨｚの狭帯域１５６で有意である。

−縦座標１３２にＶＳＷＲ比の曲線１５４を、開であるＨＦ切り替え手段１１８及び１２０に対し（ＬＦ切り替え手段１１６及び１２２は閉）、（横座標１３４の）周波数ＧＨｚの関数として与える。ＨＦ除波フィルターは、約５．７ＧＨｚの周波数でアクティブであり、及びＶＳＷＲ比は、約５．７ＧＨｚの狭帯域１５８で有意である。

従って、シミュレーションは、ＬＦ除波フィルター又はＨＦ除波フィルターの何れかをアクティブにする可能性を検証可能にする。

図２は、回路基板上の放射装置の実施例の切り替え手段の実施例を図示する。

放射装置の２つの円形アームは、表面にエッチングされる。一部は非金属化され、除波フィルターを作る。

この実施例では、円形アームの第１の金属部分２０２及び第２の金属部分２０４に半田付けされ、表面実装されたダイオード２００は、誘電率ｅＲを有する非金属部分２０６をブリッジする。

金属部分２０４は、金属部分２０４を囲む誘電体のチャネル２０９により、金属部分２０８から分離される。このチャネルは、チャネル幅２１０を有する。

このチャネル幅２１０は、金属部分２０８を通じ到達し得、そしてダイオードの動作を妨害し得る、ダイオードの制御に必要な連続的な変流を無効にする。

しかし、チャネルのこの幅２１０は、高周波信号を通過させる。他の可能な実施例は、金属部分２０８及び２０４の間にキャパシターを配置する。これらキャパシターは、同一の機能を実行可能である。

ダイオードの直流の供給は、バイアホール２１２及び線２１４を介して保証される。

図３は、本発明による放射装置３００に関連付けられた、検出手段３０２及び制御手段３０４を図式的に表す。

装置３００から生じる信号は、ＬＮＡ（「低雑音増幅器」、つまり所謂、信号対雑音比を向上する増幅器）と呼ばれる、増幅器３０６へ発送される。

その後、例えばＵＷＢ信号のような装置３００に特有の信号は、情報を読み出し可能にするコリレーター３０８を通過し、次にアナログデジタル変換器３１０へ入る。

その後、データは、管理手段３１２内でベースバンドに処理され、データ３１４を供給する。

更に、干渉信号検出手段３０２はまた、ＬＮＡ３０６の出力と接続される。これら検出手段３０２は、この実施例では２つに等しい放射素子３００内に存在する除波フィルターの数と等しい数の、フィルター３１８及び３２０のバッテリーを有する。これら各フィルター３１８及び３２０は、周波数を分析し、干渉信号を予想して装置３００内で除波フィルターが生成された監視されるべき周波数を限定する。

検出手段３０２はまた、検出された干渉信号の電力を閾値３３０と比較する比較器３２４及び３２６を有する。

干渉信号の電力が、この閾値３３０より下の場合、如何なる動作も実行されない。この電力が監視されるべき１つ以上の周波数で閾値３３０を超える場合、検出手段は、この情報を制御手段３０４に伝達し、対応する切り替え手段を装置３００の段階において開にする。

この電力が閾値３３０の下に降下する場合、検出手段は、この情報を制御手段３０４へ伝達し、対応する切り替え手段を閉にする。

これら制御手段は、ＰＲＯＭ（「プログラム可能な読み出し専用メモリー」）メモリー３１６を有する。
ＰＲＯＭメモリー３１６は、装置３００内に存在する切り替え手段を制御し（図１を参照）、バイアス回路を介して制御バス３３０を通じ（供給される電圧は、「０」ビット又は「１」ビットの何れかに対応する）、関連する除波フィルターを無効に又は動作させる。

各切り替え手段への他のアクセスは、ダイポールの円形アームの金属部分と接続され、そしてアース線によりＰＲＯＭメモリーと接続される。

この特定の実施例は、従って、アーム毎に、２つの制御線に加えアース線、つまり全部で６本の線を用いる。

本発明は、複数の変形に変更可能である。特に、除波フィルターの数は変更可能である（１つのみ、前述の実施例のように２つ、又は２つ以上）。

更に、フィルターの形は、変更可能である。以上の実施例の円形は、１つの可能性である。具体的には、本発明は、複数のフィルターの統合要件に応じて、他の形で実施され得る。

この解決法は、受信時に利用可能であり、情報の損失を回避する。しかし、この解決法はまた、発射時に、放射装置により発射された信号により、及び更にはアンテナにより乱され得る特定の所定の又は切り替え可能な周波数帯を除去する。

本発明によるアンテナの放射装置の実施例を表す。 本発明による放射装置の定在波比のシミュレーションを表す。 本発明による放射装置の定在波比のシミュレーションを表す。 本発明による装置の切り替え手段を図式的に表す。 本発明によるアンテナに関連付けられた検出手段及び制御手段を図式的に表す。

Claims (8)

1. 干渉信号の周波数帯域に関連付けられた除波フィルターを備えた少なくとも１つの放射装置を有するアンテナであって、該除波フィルターは少なくとも１つの前記放射装置内に少なくとも１つの非導電部分を有し、前記除波フィルターをアクティブ又は非アクティブにするために前記非導電部分は前記除波フィルターの導電端を接続する切り替え手段によりブリッジされ、
   干渉信号について検出された電力が閾値より下であった場合、干渉信号はないと判断する手段と、
   干渉信号はないことを示す判断に応じて前記切り替え手段を制御する手段と
   を有するアンテナ。
2. 前記アンテナは、３．１ＧＨｚないし１０．６ＧＨｚの周波数帯域の信号を送受信することが可能である、請求項１記載のアンテナ。
3. 前記非導電部分は、干渉信号が検出された場合に受信時に濾波し又は送信時に保護するために前記干渉信号の中心波長の半分に等しい寸法を有する、請求項１記載のアンテナ。
4. 前記切り替え手段は、ダイオード又は電気機械システムを有する、請求項１記載のアンテナ。
5. 前記判断する手段は、前記干渉信号のレベルを前記干渉信号に関連付けられた閾値と比較する少なくとも１つの比較器を有する、請求項４記載のアンテナ。
6. 前記制御する手段は、干渉信号の電力が前記干渉信号に関連付けられた閾値を超えた場合、当該アンテナにおいて前記干渉信号を検出することに関連付けられた除波フィルターをアクティブにするように前記切り替え手段を制御する、請求項５記載のアンテナ。
7. 前記放射装置は、２つの放射素子を有するダイポールである、請求項１ないし６の何れか１項に記載のアンテナ。
8. 前記放射素子は、少なくとも２つの除波フィルターを有する、請求項１ないし７の何れか１項に記載のアンテナ。

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