JPH01212035A - 電磁界ダイバ−シチ受信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は無線受信方式に関するものであり、より特定的
には放射電界および磁界を受信する電磁界ダイバーシチ
受信方式に関する。

本発明の電磁界ダイバーシチ受信方式は、フェージング
の影響を排除する種々の無線受信装置に用いられ得る。

（従来の技術〕 放射電磁界を用いた無線伝送方式においては、電波伝搬
により受信電界強度の時間的変動、すなわちフェージン
グが生ずると、受信信号の品質が低下する。

移動通信などにおけるフェージング対策としては、従来
、空間ダイバーシチ方式、偏波ダイバーシチ方式等が用
いられている。空間ダイバーシチ方式は、よく知られて
いるように、通常、２基のアンテナをλ／４（λ：受信
波の波長）程度離して設置し、これらのアンテナ出力を
合成又は選択し、受信信号の品質を向上させる方式であ
る０通常、アンテナは電界アンテナが用いられている。

一方、偏波ダイバーシチ方式は、ビルなどによる電波の
回折または反射の際に生ずる交さ偏波成分のフェージン
グと、主偏波のフェージングとが異なることを利用した
ものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

空間ダイバーシチ方式を用いた場合、電波の周波数が、
例えば３００　Ｍ　ＩＩ　ｚの場合、２基のアンテナ間
隔は２５ｃｍ程度となる。一般に、移動無線受信装置は
小形化が要求され、上記アンテナ間隔は小形化に適さな
いという問題がある。電波周波数が低ければ低い程、ア
ンテナ間隔はより大きくなり、上記問題は大きくなる。

また屋内等の固定無線受信装置に適用したとしても、ア
ンテナ設置間隔が大になることに伴う無線受信系の大規
模化は好ましくなく、外観上も好ましくない。

また、空間ダイバーシチ方式、偏波ダイバーシチ方式等
において、アンテナ出力の変動に相関が無いこと、すな
わち相関係数が零であることが、最良のダイバーシチ効
果を得る条件である。しかしながら、か＼る無相関性が
完全に得られるとは限らず、フェージングの対策を完全
化することば期し難い面がある。特に、通信情報が安全
に関する警備情報の場合、誤受信信号による安全上の問
題が生ずる可能性がある。

以上から、フェージングの影響を最大限に排除でき、し
かも小形化可能な無線受信方式が要望されている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、所定の周波数の電界電波を受信する第
１の空中線と、該第１の空中線と独立に設けられ、前記
所定の周波数の磁界電波を受信する第２の空中線と、第
１および第２の空中線からの受信信号を入力し、該再受
信信号の位相差が９０゜になるように位相調整する手段
とを具備する、電磁界ダイバーシチ受信方式、が提供さ
れる。

より好適には、位相調整手段からの位相調整信号を合成
する手段がさらに具備され得る。

該電磁界グイバーシチ受信方式の合成器の出力段に、受
信機が接続され得る。

〔作　用〕

第１の空中線、すなわち電界電波受信アンテナにより電
界定在波を受信する。一方、第２の空中線、すなわち磁
界電波受信アンテナにより磁界定在波を受信する。平面
波が平面状完全導体に垂直に入射した場合、入射波とそ
の反射波とにより形成される電界定在波と磁界定在波と
の振幅分布は空間的にλ／４、すなわち９０°位相がず
れている。よって、それぞれ独立に受信した電界定在波
と磁界定在波とは９０”位相ずれの関係にあり、振幅分
布としては相補的関係にある。この関係は、空間ダイバ
ーシチ方式等における無相関性が常に保証されるとは限
らないのに対し、理論的に確立されるものである。それ
により、この関係の下、再受信波を合成器で合成するこ
とにより、常に最大の出力が得られ、フェージング等に
よる強度低下が補償し得る。

実際上、受信電界定在波と受信磁界定在波とは、完全導
体に垂直に入射した電波とその反射波にもとづくものは
なく、建築物等における反射であるから、相互間は必ず
しも完全に９０”位相ずれがある訳ではない。従って、
両定在波が９０°位相ずれになるように位相調整した上
で、合成する。

〔実施例〕

本発明の実施例の電磁界グイバーシチ受信方式を第１図
を参照して述べる。

第１図において、当該電磁界ダイバーシチ受信方式は、
電界電波受信アンテナ１、例えばプリントダイポール又
はマイクロストリップアンテナ、磁界電波受信アンテナ
２、例えばスロットアンテナ又はループアンテナがそれ
ぞれ給電線４１　、４２を介して合成器３に接続されて
成る。合成器３は位相調整回路３１と合成回路３２とで
構成される。

上記電磁界ダイバーシチ受信方式の合成器３の出力Ｓ３
が無線機５に出力される。

電界電波受信アンテナｌと磁界電波受信アンテナ２とは
それぞれ独立に電波を受信するように構成されると共に
、受信電波周波数ｆを受信する特性を有するように製造
されている。

第°２図（ａ）（ｂ）に、電波の反射面が完全導体であ
り且つ垂直に入射される場合−のそれぞれ、入射波と反
射波とによる電界電波の定在波ＳＥおよび磁界電波の定
在波ＳＨを図示する。この理想状態において、Ｓ、とＳ
Ｎは空間的にλ／４ずれており、９０”位相差があり、
振幅分布として相補関係にある。従って、両定在波をベ
クトル合成することにより、常に最大の出力が得られ、
フェージングの影響を最小にすることができる。

電界電波受信アンテナｌおよび磁界電波受信アンテナ２
が定在波が存在する位置に設置された場合、それぞれ第
２図（ａ）（ｂ）に対応する電界電波および磁界電波を
受信する。しかしながら、実際上の電波の反射面はビル
ディング等の建築物の壁面等である場合が多く、実際の
電界電波の定在波と磁界電波定在波の位相は完全な９０
°位相ずれから若干ずれたものとなる。そこで、合成器
３において、先ず、位相調整回路３１で電界電波受信ア
ンテナ１からの電界電波受信信号Ｓ１と磁界電波受信ア
ンテナ２からの磁界電波受信信号Ｓ２との相互間の位相
差が正確に９０°になるように位相調整する。次いで、
合成回路３２で位相調整された再受信信号３１’、Ｓ２
’をベクトル合成する。このように合成された出力Ｓ３
は常に最大値を示す。合成出力Ｓ３は受信機５に印加さ
れ、受信信号処理が行なわれる。

第３図に合成器３の一実施例回路図を示す。第３図の合
成器３は、位相調整回路３１を、位相比較器３１１、ロ
ーパスフィルタ３１２、電圧制御形光振器（ＶＣＯ）３
１３、およびオプショナルなものとして分周器３１４か
ら成る位相同期（ＰＬＬ）回路に、９０’移相器３１５
および１８０°移相器３１６を加えて実現したものであ
る。合成回路３２は、ハイブリッド等、種々の従来知ら
れているものを用いることができる。

電界電波受信信号Ｓ１と９０°移相器３１５を介５、ｃ
９０°移和された磁界電波受信信号Ｓ２とが位相器３１
１において位相比較される。位相誤差に対応する信号が
ローパスフィルタ３１２を介してＶＣＯ３１３に印加さ
れ、位相誤差に応じた発振周波数の信号が分周器３１４
に印加される。分周器３１４は所定の分周率１／Ｎで入
力信号を分周し、９０゜移相器３１５に印加する。９０
°移相器３１５を９０’を中心として、分周器３１４か
らの周波数に応じて、入力磁界電波受信信号Ｓ２を位相
シフトする６以上により、磁界電波受信信号Ｓ２が電界
電波受信信号Ｓｌに対して正確に９０°位相お（れにな
るように、換言すれば、は〜゛９０°９０°移和界電波
受信信号Ｓ２’が電界電波受信信号３１と同相になるよ
うに、位相調整される。

移相かつ位相調整された磁界電波受信信号Ｓ２’が合成
器３２に印加される。一方、電界電波受信信号Ｓｌは、
移相器３１５からの信号Ｓ２’との位相関係を維持する
ため１８０°移相器３１６を介した信号３１’として合
成器３２に印加され、信号Ｓ２’とベクトル合成される
。

位相調整は、前述とは逆に、磁界電波受信信号に対して
電界電波受信信号を移相かつ位相調整してもよい。

上述の合成器３は、モノリシックＩＣ化が可能である。

また、電界電波受信アンテナ１および磁界電波受信アン
テナ２は、独立に作動し得るように配設されればよく、
受信周波数ｆの波長λには無関係に設置可能である。

これらのアンテナの寸法は、例えば、受信周波ｉ￥’Ｉ
　ｆ　＝３００Ｍ）＋２とした場合、それぞれ、は−次
の値になる。

ａ、電界電波受信アンテナ プリントダイポール： 長さ２５ａｍ以下、幅１〜２ｃＩｍ マイクロストリップアンテナ： ２５ＣＩＩＸ２５ｃｌｌ以下 す、磁界電波受信アンテナ スロットアンテナ： 長さ３００１１以下、幅ＩＣ１１以下 ループアンテナ： ２５ｃｍＸ２５ａａ以下 これらのアンテナ寸法は小さ（、ＩＣ化合成器と同一平
板上に一体イζ可能であり、小形受信系を構成すること
ができる。それらの例を、第４図（ａ）（ｂ）に示す。

第４図（ａ）は平板６上に、磁界電波受信用アンテナと
してのスロットアンテナ２ａと電界電波受信アンテナと
してのダイポールアンテナｌａを形成させ、その外部に
位相調整回路を含む合成器３に接続させたものを示す。

長手方向寸法りは３０ａａ、横幅Ｗは１０ｃｍである０
合成器３は第３図に図示のものと同様のものである。

第４図（ｂ）は、スロットアンテナ２ａとダイポールア
ンテナ１ａの間隔ら　、１２を調整することにより位相
調整させ、位相調整された信号Ｓｌ’、Ｓ２’を合成回
路３２に入力するようにしたものである０寸法は、第４
図（ａ）と同じである。

〔発明の効果〕

以上に述べたように本発明によれば、本来９０゜位相ず
れの関係にある電界電波と磁界電波とを合成することに
より、無相関性を用いる空間ダイバーシチ方式、偏波ダ
イバーシチ方式等に比し、確実にフェージング等に対す
る補償が可能となり、受信信号の信頼性を著しく向上さ
せることができる。か−る受信信号の信鎖性向上により
、信頼性、正確性が厳しく要求される警備情報等の情報
通信に有効に適用し得る。

また本発明によれば、アンテナ設置の空間的配置条件の
制約を受けないので、受信系を小形化し得る。か〜る小
形化は、特に、移動通信および警備情報等の情報通信に
有効である。

更に本発明によれば、受信系が比較的簡単な構成となり
、−且つ、パッケージ化に適しており、製造、実装の面
で有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の電磁界ダイバーシチ受信方式
の構成図、 第２図（ａ）（ｂ）は、受信電界および磁界電波の波形
図、 第３図は第１図の合成器の一実施例回路図、第４図（ａ
）（ｂ）は本発明の電磁界ダイバーシチ受信方式の組立
図例、を示す。 （符号の説明） １・・・電界電波受信アンテナ、 ２・・・磁界電波受信アンテナ、 ３・・・合成器、　　　　　　５・・・受信機、３１・
・・位相゛調整回路、　３２・・・合成回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の周波数（ｆ）の電界電波を受信する第１の空
   中線（１）と、 該第１の空中線と独立に設けられ、前記所定の周波数の
   磁界電波を受信する第２の空中線（２）と、 第１および第２の空中線からの受信信号（Ｓ１、Ｓ２）
   を入力し、該両受信信号の位相差が９０゜になるように
   位相調整する手段と、 を具備する、電磁界ダイバーシチ受信方式。 ２、第１および第２の空中線はそれぞれ受信電波の波長
   に関係なく設置される、特許請求の範囲第１項に記載の
   電磁界ダイバーシチ方式。 ３、第１および第２の空中線、および前記合成器が、同
   一平板上に一体的に配設される、特許請求の範囲第１項
   又は第２項に記載の電磁界ダイバーシチ方式 ４、第１の空中線がマイクロストリップアンテナを具備
   する、特許請求の範囲第３項に記載の電磁界ダイバーシ
   チ方式。 ５、第１の空中線がプリントダイポールを具備する、特
   許請求の範囲第３項に記載の電磁界ダイバーシチ方式。 ６、第２の空中線がスロットアンテナを具備する、特許
   請求の範囲第３項〜第５項のいずれかに記載の電磁界ダ
   イバーシチ方式。 ７、第２の空中線がループアンテナを具備する、特許請
   求の範囲第３項〜第５項のいずれかに記載の電磁界ダイ
   バーシチ方式。 ８、前記位相調整手段からの出力信号を合成する合成手
   段をさらに具備する、特許請求の範囲第１項〜第７項の
   いずれかに記載の電磁界ダイバーシチ方式。