JP6100075B2 - アレイアンテナおよび無線通信装置 - Google Patents
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Description
前記主アンテナエレメントを中心とした所定半径の円上に前記副アンテナエレメントが配置されると共に、前記所定半径が無線通信に用いる搬送波の波長の1/4に設定され、前記主アンテナエレメントの給電点電圧と副アンテナエレメントの給電点電圧との振幅比と、位相差が、所定値になるように設定されたことを特徴とした。
前記主アンテナエレメントに繋がる給電点は前記第1の振幅調整器と前記可変移相器とを介して前記電力合成・分配器のN+1個に分配されたポートの1つと接続され、
前記副アンテナエレメントのそれぞれに繋がる給電点は前記電力合成・分配器のN+1個に分配されたポートに接続され、前記電力合成・分配器の合成されたポートは前記第2の振幅調整器を介して前記送受信機のアンテナ端子に接続され、
前記主・副の両アンテナエレメントの給電点電圧の振幅比と位相差は、前記両アンテナエレメントで形成されるビームの指向性を強めるように制御されることを特徴とする。
前記主アンテナエレメントに繋がる給電点は前記1対2のポートをもつ電力合成・分配器の2個に分配されたポートのひとつと接続され、
前記副アンテナエレメントのそれぞれに繋がる給電点は前記1対Nのポートをもつ電力合成・分配器のN個のポートに分配されたポートに接続され、
前記1対Nのポートをもつ電力合成・分配器の合成されたポートは前記第1の振幅調整器と前記可変移相器とを介して前記1対2の電力合成・分配器の2個に分配されたポートのひとつと接続され、
前記1対2のポートをもつ電力合成・分配器の合成されたポートは、前記第2の振幅調整器を介して前記送受信機のアンテナ端子に接続され、
前記主・副の両アンテナエレメントの給電点電圧の振幅比と位相差は、前記両アンテナエレメントで構成されるビームの指向性を強めるように制御されることを特徴とする。
図1は本発明に係るアレイアンテナの実施例1を示した模式図である。x、yは紙面に沿った平面の直交座標を示し、zは紙面に直角な軸を示す。正方形の絶縁基板3上に、1個の主アンテナエレメント1と、主アンテナエレメント1を中心とした円上にN個の副アンテナエレメント2−1〜2−4とを配置してアレイアンテナ30を構成している。本実施例1では副アンテナエレメントが4個の場合を示している。主アンテナエレメント1を中心とした円の所定半径d(主アンテナエレメント1と副アンテナエレメント2−1〜2−4との距離)は、無線通信で用いる搬送波の波長の1/4に設定される。ここで、副アンテナエレメントは回転対称となる位置に配置した。
図6は本発明に係る無線通信装置の別の例(実施例2)を示したブロック図である。無線通信装置100は、アレイアンテナ30と、1対Nのポートをもつ電力合成・分配器19と、第1の振幅調整器4と、可変移相器5と、1対2のポートをもつ電力合成・分配器17と、第2の振幅調整器16と、送受信機7からなる。アレイアンテナ30の主アンテナエレメント1に繋がる給電点は、1対2の電力合成・分配器17の2個に分配されたポートのひとつと接続される。アレイアンテナ30の副アンテナエレメント2−1〜2−Nのそれぞれに繋がる給電点は、1対Nの電力合成・分配器19のN個に分配されたポートに接続される。1対Nの電力合成・分配器19の合成されたポートは、第1の振幅調整器4と可変移相器5とを介して1対2の電力合成・分配器17の2個に分配されたポートのひとつと接続される。1対2の電力合成・分配器17の合成されたポートは、第2の振幅調整器16を介して送受信機7のアンテナ端子に接続される。上記構成において、実施例1と同様の原理で指向性の鋭さが調整される。
図7は本実施例3に係る無線通信装置100の送信機としてのブロック図である。図7では、図2に示す実施例1の無線通信装置100に部品を追加し、さらに電力合成・分配器6内の詳細な構成について示す。
P1/P2=(E1/E2)2
となる。
図11は実施例4のアンテナ層10のレイアウト図である。アレイアンテナ30は、主アンテナエレメント1と副アンテナエレメント2−1〜2−6で構成され、各アンテナエレメントにはチップアンテナが用いられている。本例では動作周波数は無線LANやBluetoothなどに用いられる2.4GHz帯を想定した。したがって、主アンテナエレメントと副アンテナエレメントとの距離は2.4GHzの自由空間における4分の1波長に相当する31.25mmとした。なお、各アンテナエレメントの偏波の方向は揃えて配置した。
2−1、2−2、2−3、2−4、2−5、2−6、2−N…副アンテナエレメント、
3…基板(プリント基板)
30…アレイアンテナ、
4…第1の振幅調整器(可変減衰器)、
5…可変移相器、
6…電力合成・分配器、
7…送受信機、
8…給電点、
9…スルーホール、
10…アンテナ層、
11…誘電体層、
12…グランド層、
13…誘電体層、
14…配線層、
15…方向性結合器、
16…第2振幅調整器(可変減衰器)、
17…電力合成・分配器、
18…電力合成・分配器、
18−1、2、3…電力合成・分配器、
19…電力合成・分配器、
20…RFスイッチ、
21…マイクロストリップライン、
100…無線通信装置
d…半径
E1…主アンテナエレメントの給電点電圧
E2…副アンテナエレメントの給電点電圧
E1/E2…振幅比
P1〜4…主・副アンテナエレメントの給電点
φ…位相差
Claims (2)
- 1個の主アンテナエレメントとN個の副アンテナエレメントからなるアレイアンテナと、前記主アンテナエレメントの給電点電圧と副アンテナエレメントの給電点電圧との振幅比を設定可能な第1の振幅調整器と、前記主アンテナエレメントと副アンテナエレメントとの位相差を設定可能な可変移相器と、1対N+1のポートをもつ電力合成・分配器と、第2の振幅調整器と、送受信機と、を備え、
前記主アンテナエレメントを中心とした所定半径の円上に前記副アンテナエレメントが配置されると共に、前記所定半径が無線通信に用いる搬送波の波長の1/4に設定され、
前記主アンテナエレメントに繋がる給電点は前記第1の振幅調整器と前記可変移相器とを介して前記電力合成・分配器のN+1個に分配されたポートの1つと接続され、
前記副アンテナエレメントのそれぞれに繋がる給電点は前記電力合成・分配器のN+1個に分配されたポートに接続され、前記電力合成・分配器の合成されたポートは前記第2の振幅調整器を介して前記送受信機のアンテナ端子に接続されることを特徴とした無線通信装置。 - 1個の主アンテナエレメントとN個の副アンテナエレメントからなるアレイアンテナと、前記主アンテナエレメントの給電点電圧と副アンテナエレメントの給電点電圧との振幅比を設定可能な第1の振幅調整器と、前記主アンテナエレメントと副アンテナエレメントとの位相差を設定可能な可変移相器と、1対Nのポートをもつ電力合成・分配器と、1対2のポートをもつ電力合成・分配器と、第2の振幅調整器と、送受信機と、を備え、
前記主アンテナエレメントを中心とした所定半径の円上に前記副アンテナエレメントが配置されると共に、前記所定半径が無線通信に用いる搬送波の波長の1/4に設定され、
前記主アンテナエレメントに繋がる給電点は前記1対2のポートをもつ電力合成・分配器の2個に分配されたポートのひとつと接続され、
前記副アンテナエレメントのそれぞれに繋がる給電点は前記1対Nのポートをもつ電力合成・分配器のN個のポートに分配されたポートに接続され、
前記1対Nのポートをもつ電力合成・分配器の合成されたポートは前記第1の振幅調整器と前記可変移相器とを介して前記1対2の電力合成・分配器の2個に分配されたポートのひとつと接続され、
前記1対2のポートをもつ電力合成・分配器の合成されたポートは、前記第2の振幅調整器を介して前記送受信機のアンテナ端子に接続されることを特徴とした無線通信装置。
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