JP5328654B2 - ワイヤレスシステム中のアンテナ - Google Patents

Description

発明は、ワイヤレスマイクロホンを含んだ、ワイヤレス受信システム中のアンテナに関する。

ワイヤレスマイクロホンでは、１つ以上のアンテナがしばしばシャシーの外側に載置される、および／または外部アンテナを直接またはＲＦ（無線周波数）シールドケーブルを介して接続することができるポートを有する。変動する送信機偏光方向と環境条件に最適にマッチするためには、受信機シャシーへの回転する取り付けをもつ外部アンテナが典型的には使われ、これにより最適な受信のためにアンテナを向き付けすることをユーザに許容する。しかし、このアプローチは高価であり、結果として機械的複雑さと信頼性の心配をもたらす。ユーザは典型的には、どうやって適切にアンテナを向き付けするかを知っておらず、もしユーザが貧弱な向きを選択すれば実際には受信を劣化させることができる。しかも、外部的に載置されたアンテナは、所望の位置から乱されやすく、破損されたりさえする。

発明の一側面では、アンテナはワイヤレス受信システムをサポートする。アンテナは、プリント回路基板に電気的に結合されたオープンセグメントコンポーネントと、容量性負荷を提供する容量性トップ装荷コンポーネントを含む。

発明の他の側面では、容量性トップ装荷コンポーネントは、ワイヤレス受信システムのプリント回路基板の接地平面から離して位置される。実験データは、こうすることによって、容量性結合が削減され、従って要求される電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が広い動作レンジに渡って維持されることを示唆する。

発明の他の側面では、アンテナがワイヤレス受信機をサポートするプリント回路基板と同じエンクロージャ中に内部的に位置することができるように、アンテナの垂直プロファイルが十分に低減される。

発明の他の側面では、容量性トップ装荷コンポーネントは、容量性負荷を提供する閉じた形状を含む。容量性負荷は、アンテナがより大きな動作周波数レンジをサポートし、容量性負荷をもたない他のアンテナに対してより小さな寸法を有することを可能とする。

発明の他の側面では、容量性トップ装荷コンポーネントは、プリント回路基板に対して水平の向けられている。

発明の他の側面では、方法は、ワイヤを所望の長さにカットし、ワイヤの一部を閉じた形状に成形することによって、ワイヤレス受信システム中のアンテナを提供する。閉じた形状は、プリント回路基板の接地平面から離して位置付けされる。所望の特性（例えば、ＶＳＷＲ基準内）で動作するようにアンテナをチューニングするために、閉じた形状を変形し得る。

上述した発明の概要および以下の好ましい実施形態の詳細な記載は、請求された発明に対する限定としてではなく例として含まれている、添付の図面との関連で読まれたときにより良く理解される。

図１は、発明の実施形態に従ったアンテナの機能的ダイアグラムを示す。 図２は、発明の実施形態に従ったローバンドアンテナの寸法的側面を示す。 図３は、発明の実施形態に従ったハイバンドアンテナの寸法的側面を示す。 図４は、発明の実施形態に従ってエンクロージャ中にパッケージされた右向きアンテナと左向きアンテナを示す。 図５は、発明の実施形態に従った容量性トップ装荷コンポーネントによって形成される閉じた形状のバリエーションを示す。 図６は、発明の実施形態に従ったローバンドアンテナのＶＳＷＲ応答を示す。 図７は、発明の実施形態に従ったハイバンドアンテナのＶＳＷＲ応答を示す。

図１は、発明の実施形態に従ったアンテナ１０１の機能的ダイアグラムを示す。アンテナ１０１は、オープンセグメントコンポーネント１０３と容量性トップ装荷コンポーネント１０５を含む。アンテナ１０１は、導電性接続１１１において、ワイヤレス受信機能（例えば、ワイヤレスマイクロホン受信機）をサポートするプリント回路基板（ＰＣＢ）１０９に電気的に接続されている。発明の実施形態では、導電性接続１１１ははんだ付けおよび／またはソケット接続である。

図1に示すように、容量性トップ装荷コンポーネント１０５は、例えば台形の閉じた形状からなる。しかしながら、発明の他の実施形態は、例えば図５に示されるような正方形、三角形または円形といった、異なる閉じた形状を組み込んでも良い。発明の実施形態では、閉じた形状は、ワイヤの一部を曲げてワイヤの一端をワイヤの両端間のポイント（導電性接続１０７）に接続することによって形成される。発明の実施形態では、導電性接続１０７ははんだ付け接続である。しかしながら、電気的接続性を提供するために他の種類の接続を使っても良い。

発明の実施形態では、アンテナ１０１は、ブロードバンド周波数応答をもった縮小サイズのアンテナであり、アンテナ１０１をプラスチック（または等価な材料）のワイヤレス受信機シャシーまたはあらゆる非金属性シャシー内にパッケージし得るように、低いプロファイルを有する。アンテナ１０１の垂直寸法は、（図４に示されるような）ワイヤレス受信機の非導電性プラスチック（または等価な材料）のシャシーの中に内部的に適合するように低減されている。アンテナ１０１は、（例えば、オープンセグメントコンポーネント１０３を曲げることによる）垂直コンポーネント長の削減と、より広いバンド周波数応答を提供する。オープンセグメントコンポーネント１０３のトップにおける曲げは、典型的にはプリント回路基板１０９の接地平面から離れるように角度付けする。従って、容量性トップ装荷コンポーネント１０５のトップ容量性負荷と接地平面の間の容量性結合は低減される。実験結果は、アンテナ１０１とプリント回路基板１０９の接地平面の間の容量性結合が、アンテナ１０１の性能、例えば電圧定在波比（ＶＳＷＲ）、に悪い影響を与えることができることを示唆する。実験結果は、ＶＳＷＲ応答が実質的に劣化されないように、プリント回路基板１０９の接地平面と容量性トップ装荷コンポーネント１０５の間の距離が、５００ＭＨｚ−１ＧＨｚの間の周波数レンジについて少なくとも０．７５インチであるべきであることを示唆する。

容量性トップ装荷コンポーネント１０５（それはプリント回路基板１０９に対して水平に向けられても良い）は、アンテナ１０１のブロードバンド周波数応答を拡大しアンテナ１０１の垂直寸法を実質的に削減して、これによりプリント回路基板１０９と同じエンクロージャ中でのアンテナ１０１のパッケージを容易にし得る。

アンテナ１０１はワイヤレス受信システムの電気回路と同じエンクロージャ中でパッケージされ得るが、発明の実施形態は、プリント回路基板１０９とは異なるエンクロージャ中でパッケージされたかまたはエンクロージャに外部的にパッケージされたアンテナ１０１もサポートする。

（物理的に交互になった）アンテナ１０１は、ワイヤレス受信システム中で複製されて複数の受信機をサポートしても良い。例えば、図４に示すように、アンテナ４０５と４０７は２つの受信機によるダイバーシティ受信をサポートする。

実験データは、アンテナ１０１はいくらか非対称な方位放射パターンを有するが、全方向性放射パターンを有するように見えることを示唆する。従って、アンテナ１０１の向きは、方位方向での受信に実質的には影響しない。

アンテナ１０１は、ワイヤレスマイクロホン受信機、パーソナルステレオモニター受信機、ワイヤレスＰＡＩ／プレゼンテーションシステム（例えば、アンカーオーディオシステム）、および一体化されたワイヤレスマイクロホン受信機をもつステージミキシングシステムを含んだ、異なる種類のワイヤレス受信機システムをサポートし得る。例えば、ワイヤレス携帯Ｐ．Ａ．スピーカーは、内臓（一体化）ＶＨＦまたはＵＨＦワイヤレス受信機、オーディオアンプ、スピーカー、および典型的には内部のパワーパックからなり、全てのコンポーネントは単一のシャシー内にある。

アンテナ１０１により、ワイヤレス受信機システム中におけるアンテナ構成のユーザセットアップが容易になる。例えば、ユーザは、従来例のワイヤレスマイクロホンシステムにおいてしばしば要求されるように、ワイヤレス受信機とワイヤレス送信機の間の通信を確立するように受信アンテナを位置付けする必要はなくても良い。また、アンテナ１０１が受信機シャシー中に内部的に実装されていることの結果として、アンテナ１０１は、人的傷害をもたらし得るアクシデント的な破損や誤使用からさらに保護される。また、エンクロージャ中に内部的に位置されたアンテナ１０１により、アンテナ性能に悪い影響をもつことができる腐食を引き起こす環境的心配への感受性はより少ない。

図２は、発明の実施形態に従ったローバンド（５３５ＭＨｚ−８４７ＭＨｚ）アンテナの寸法的側面（ここで示された寸法は全てインチであり、括弧中の数字はミリメートルである）を示す。アンテナ２０１は左バージョンであり、アンテナ２０３は右バージョンである。アンテナ２０１とアンテナ２０３の寸法は本質的に同じであるが、ワイヤレス受信システム中でアンテナ２０１をアンテナ２０３とは異なる位置に載置し得るように、構成する１２本のゲージワイヤは相補的なやり方で曲げられている。

図３は、発明の実施形態に従ったハイバンドアンテナ（５８０ＭＨｚ−９９５ＭＨｚ）の寸法的側面を示す。図２と図３を比較すると、寸法と閉じた形状が異なることに気が付く。

図４は、発明の実施形態に従ってプリント回路基板４０９と共にエンクロージャ４０３中にパッケージされた右向きアンテナ４０５と左向きアンテナ４０７を示す。４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃのビューは、右向きアンテナ４０５、左向きアンテナ４０７、エンクロージャ４０３およびプリント回路基板４０９を異なる視点で示す。

図５は、発明の実施形態に従った容量性トップ装荷コンポーネント（例えば、図１に示すような容量性トップ装荷コンポーネント１０５）によって形成される閉じた形状のバリエーションを示す。アンテナ５０１、５０３、５０５、５０７は、それぞれ長方形、三角形、台形、円形に相当する閉じた形状からなる。閉じた形状は、周囲の周りのワイヤで形成されても良く、また金属製シートスタンピング（ここで閉じた形状は固体である）で形成されても良い。

図６は、発明の実施形態に従ったローバンドアンテナ（図２に示したようなアンテナ２０１と２０３に相当する）のＶＳＷＲ応答６０１を示す。ＶＳＷＲが３．１より少ないという基準を使って、動作周波数レンジは５３５ＭＨｚ−８４７ＭＨｚ（それぞれ周波数値６０３と６０５に相当する）の間であると決定する。しかしながら、異なるＶＳＷＲ基準を使って動作バンド幅を決めても良い。

図７は、発明の実施形態に従ったハイバンドアンテナ（図３に示したようなアンテナ３０１と３０３に相当する）のＶＳＷＲ応答７０１を示す。ＶＳＷＲが３．１より少ないという基準を使って、動作周波数レンジは５８０ＭＨｚ−９９５ＭＨｚ（それぞれ周波数値７０３と７０５に相当する）の間であると決定する。ＶＳＷＲは９９５ＭＨｚより先でも３．１より少ないが、アンテナ３０１と３０３の実際の動作は９９５ＭＨｚまでに制限されている。

図２−３と図６−７に示したように、発明の実施形態は５３０ＭＨｚから９９５ＭＨｚの間の動作周波数に相当するが、発明の実施形態は、例えば２ＧＨｚのような他の動作周波数バンドもサポートする。

発明は、発明を実行するのに現在好ましいモードを含んだ特定の例について記載されたが、添付された請求項に規定されている発明の精神と範囲内に入る上記のシステムと技術の数々の変形や変更があることを当業者は理解するであろう。

Claims (18)

1. ワイヤレス受信システムをサポートするためのアンテナであって、
   第一のエンドポイントにおいてプリント回路基板に受信シグナルを提供するオープンセグメントコンポーネントであって、アンテナは第一のエンドポイントにおいてのみプリント回路基板に接続されているものと、
   閉じたセグメント形状を有する容量性トップ装荷コンポーネントであって、それは第二のエンドポイントにおいてオープンセグメントコンポーネントと電気的に結合され、アンテナを動作周波数値にチューニングするアンテナのための容量性負荷を提供し、第二のエンドポイントにおいてオープンセグメントコンポーネントと容量性トップ装荷コンポーネントによって形成される角度でプリント回路基板の接地平面から離して位置されているものと、を含み、
   アンテナは、ワイヤレス受信システムをサポートするプリント回路基板と同じエンクロージャ中に内部的に位置しており、容量性トップ装荷コンポーネントは、プリント回路基板に対して本質的に垂直な向きを有するもの。
2. 閉じたセグメント形状は、オープンセグメントコンポーネントの第二のエンドポイントにおいて接合されている周辺に沿った電気ワイヤによって形成されている、請求項１のアンテナ。
3. オープンセグメントコンポーネントは、プリント回路基板に対して本質的に垂直な向きを有する、請求項１のアンテナ。
4. オープンセグメントコンポーネントは、容量性トップ装荷コンポーネントをプリント回路基板から離す角度付けをする曲がりを有する、請求項１のアンテナ。
5. ワイヤレス受信システムは、ワイヤレスマイクロホン受信機からなる、請求項１のアンテナ。
6. ワイヤレス受信システムは、ワイヤレスパーソナルモニター受信機からなる、請求項１のアンテナ。
7. ワイヤレス受信システムは、ワイヤレスプレゼンテーションシステムをサポートする、請求項１のアンテナ。
8. アンテナはモノポールアンテナとして特徴付けされる、請求項１のアンテナ。
9. 閉じたセグメント形状は台形形状を有する、請求項１のアンテナ。
10. ワイヤレス受信システムにおいてアンテナを提供するための方法であって、
    （ａ）第一のエンドポイントと第二のエンドポイントを有するワイヤを所望の長さでカットし、
    （ｂ）ワイヤの第二のエンドポイントを含んだ第一の部分を閉じたセグメント形状に成形し、
    （ｃ）第一のエンドポイントと第二のエンドポイントの間の接続ポイントに第二のエンドポイントを電気的に接続して、閉じたセグメント形状を形成し、
    （ｄ）アンテナを第一のエンドポイントにおいてのみプリント回路基板に電気的に接続し、
    （ｅ）閉じたセグメント形状を、プリント回路基板の接地平面から離して位置付けすることであって、閉じたセグメント形状は、プリント回路基板に対して本質的に垂直な向きを有すること、
    を含む方法。
11. （ｆ）閉じたセグメント形状を変形してアンテナをチューニングし、アンテナは動作周波数において所望の特性で動作すること、
    を更に含む請求項１０の方法。
12. 所望の特性は電圧定在波比（ＶＳＷＲ）応答を含む、請求項１１の方法。
13. （ｆ）は、
    （ｆ）（ｉ）閉じたセグメント形状のエッジの長さを調節すること、
    を含む請求項１１の方法。
14. 閉じたセグメント形状は台形形状を有する、請求項１０の方法。
15. （ｅ）は、
    （ｅ）（ｉ）第一のエンドポイントと接続ポイントの間でワイヤを曲げること、
    を含む請求項１０の方法。
16. （ｆ）第一のエンドポイントと接続ポイントの間にあるワイヤの第二の部分の垂直寸法を調節して、アンテナを同じエンクロージャ内に収容すること、
    を更に含む請求項１０の方法。
17. 所望の長さはアンテナの動作波長の約１／４である、請求項１０の方法。
18. （ｆ）アンテナを、プリント回路基板と同じエンクロージャ内に位置させること、
    を更に含む請求項１０の方法。

Images