JPH0393322A - ダイバーシチアンテナ - 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） 本発明は無線受信におけるダイバーシチ受信装置に用い
られるダイバーシチアンテナに関するもので、特に携帯
電話機に適した小型なダイバーシチアンテナに関するも
のである。

（従来技術） 電流を用いた屋内無線通信装置においては、送信アンテ
ナと受信アンテナの間に、壁，床，天井や各種什器類，
あるいは建物等の構造物などが存在する。

そのため、受信アンテナに到達する電波は直接波の他に
反射波，透過波，回折波等の合威されたものとなり、電
波の干渉が生じるため受信電界強度の時間的変動すなわ
ちフエージングが生じる。

フエージングが生じると、定在波の節の位置では受信電
界強度が低下するので受信信号の品質が低下し、音声信
号の場合はＳ／Ｎが悪くなる。また、デジタルデータ伝
送の場合は、ビット誤り率が劣化する等の不具合が生じ
、受信不能となることがあった。

このようなフェージング発生による受信障害を低減する
ため、移動通信などにおいては各種のダイバーシチ受信
の方法が採用されてきた。

これらのダイバーシチ受信方式としては、空間ダイバー
シチ方式，周波数ダイバーシチ方式．時間ダイバーシチ
方式，偏波ダイバーシチ方式等が知られている． これらのうち空間ダイバーシチは最も一般的なもので、
通常２基のアンテナを波長オーダの間隔をおいて配置し
これらのアンテナ出力を合或する方式である。

周波数ダイバーシチは、各々のフエージング特性が十分
独立の関係となるように離した複数の搬送波を用いるも
のである。

時間ダイバーシチは時間的に離して同一情報を送出して
受信側で受信レベルの高い方の情報を選択するものであ
る． 偏波ダイバーシチは電波の偏波面として二つの直交した
偏波面（通常垂直偏波および水平偏波）を用いるもので
、一般にこれら二つの偏波面のフェージングは独立であ
る．偏波ダイバーシチにおいては、送信された電波は反
射，透過，回折などを繰り返すうちに直交する偏波成分
を有するようになるため、水平偏波川アンテナと垂直偏
波川アンテナを組合わせて受信する． このためにはクロスダイポールアンテナや、特開昭６３
−２９０１４７号に開示されたマイクロストリップアン
テナとスロットアンテナを組合わせたダイバーシチアン
テナが用いられる。

特開昭６３−２９０１４７号におけるダイバーシチアン
テナは第１２図のような構戒になっていた。すなわち、
表面に電界成分を受信するマイクロストリップアンテナ
を構或し、裏面に電界威分と直交する磁界威分を受信す
るスロットアンテナを構威している。また、電界のフェ
ージングと磁界のフエージングの位相が理論的にλ／４
ずれているという性質を用いている。

（発明が解決しようとする問題点） 前述のようにダイバーシチ受信には各種方法があるが、
空間ダイバーシチを用いた場合、電波の周波数が例えば
３８０ＭＨｚの場合、一波長は約７９ａｎとなり、２つ
のアンテナの間隔は、２０〜３０ｃｍ必要であり、小型
にならないという欠点があった。

スペースダイバーシチ効果については、Ａ波長ダイポー
ルを０．１波長程度離してもダイバーシチ効果が確認さ
れたという報告もあるが（信学技報Ｖｏｌ．８９．　ｌ
’ｈｌ３５　　’陸上移動通信における垂直アンテナ配
置のスペースダイバーシチ効果」）、この場合もグイポ
ール長約３９ＣＩ、アンテナ間隔約５Ｃ１１が必要であ
った。

次に周波数ダイバーシチの場合には、電波の利用効率が
悪く、移動通信では周波数の制約が強いため、周波数ダ
イバーシチを適用することは困難である。

時間ダイバーシチではフエージング周波数が遅い場合ダ
イバーシチ効果が低下し、さらに情報伝送効率が低下す
る欠点がある。

偏波ダイバーシチの場合、クロスダイボールを用いると
アンテナの構戒が立体的になり小型にならないという欠
点がある．また第１２図に示した構或のアンテナでは裏
面の銅箔はスロットより十分大きくなければならず、マ
イクロストリップアンテナとスロットアンテナをある程
度離して配置しなければならないという欠点があった．
さらに、周波数３８０ＭＨｚの場合、誘電率ε，＝４程
度のガラスエポキシ基板を用いると、マイクロストリッ
プアンテナ．スロットアンテナ共に２０〜３０Ｃｌ程度
の大きさとなり、小型にならないという欠点があった。

このように、上述のダイバーシチ受信方式では小型で携
帯可能な無線装置は実現不可能であった。

本発明は、上述の欠点を解決し、小型で携帯可能なダイ
バーシチ受信装置に適したダイバーシチアンテナを提供
することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明において、上記問題点を解決し、小型で携帯可能
なダイバーシチ受信装置に適したダイバーシチアンテナ
を提供するために、波長より十分小さな同種あるいは異
種の小型アンテナ（λ／１０以下程度〉を波長の数十分
の一の間隔で配置してダイバーシチアンテナを構威して
いる。

（作　用） 波長より十分小さい小型アンテナにおいては、その指向
性，偏波特性は無指向性．無偏波特性になる傾向がある
。このような小型アンテナを波長の数十分の一のオーダ
で非常に近接させて配置すると、同種の小型アンテナの
場合でもアンテナ間の相互作用により、指向性，偏波特
性に変化が生じる。

また、異種の小型アンテナの場合でもこれと同様の現象
が生しる。

これによって、従来空間ダイバーシチ受信装置に必要と
されていたアンテナ間隔よりはるかに小さなアンテナ間
隔においてダイバーシチ効果を生じるように作用する。

（実施例） 以下図面により本発明の実施例を詳細に説明する。

本発明に係るダイバーシチアンテナの一実施例とその作
用について第１図から第ｌ１図を用いて説明する。本実
施例では、ループアンテナ２個のダイバーシチアンテナ
について説明するが、アンテナの種類および個数はこれ
に限定されるものではない。

第１図は本発明のダイバーシチアンテナを無線機に実装
した様子を示す図である。第１図において、１および２
はループアンテナ、３は誘電体基板、４は接地線、５は
給電線、６は無線機筐体である。実際の構或では、ルー
プアンテナ１および２にインビ・−ダンス整合のための
整合回路が付加されるが、本発明では省略してある。上
記アンテナｌおよび２は、第２図あるいは第３図に示す
ようなダイバーシチ切替回路に接続される。第２図にお
いて、７は高周波スイッチ、８は受信回路、９はＡＦ信
号出力、ＩＯは受信電界強度信号、ｌ１はアンテナ切換
回路、１２はアンテナ切換信号である。

第２図において、一方のアンテナで受信時に受信電界強
度信号１０がある所定のレベル以下になると、スイッチ
７を切換えて、他方のアンテナに切換えて受信する。

また、第３図において、８，８′は受信機、９，９゛お
よび１６はＡＦ信号出力、１０．　１０“は受信電界強
度信号、１３は比較回路、１４はＡＦ信号切換回路、ｌ
５はＡＦ信号切換信号である。

上記構或においては、比較回路１３で受信レベルの高い
ほうのアンテナ側の受信機を常に選択してダイバーシチ
受信するように作用する。

次に第４図から第９図を用いて本発明に特有のダイバー
シチ効果について説明する。

第５図はループアンテナ１のみを単独に切り離して第４
図に示すように配置して測定した指向性パターンである
。第４図において、ｌ７は大地面であり、大地面ｌ７に
平行にループアンテナ１を配置して水平偏波および垂直
偏波で送信して測定した。

なお、このときのループアンテナは長方形ループアンテ
ナで５０ｍｍＸ１０ｍｎ＋の大きさでガラスエボキシの
基板上に銅箔で構威されている。第５図において、実線
は水平偏波受信の電界強度、破線は垂直偏波受信の電界
強度である。指向パターンが０゜の軸に対して対称な形
でないのはループアンテナｌの上に’ｆＲ威したインピ
ーダンス整合Ｎ路のためである。

次に、第６図のように、同一構或のループアンテナｌと
ループアンテナ２を給電点を逆にして配置したときのそ
れぞれの指向性パターンを第７図および第８図に示す。

第７図はループアンテナｌの指向性パターン、第８図は
ループアンテナ２の指向性パターンで、実線は水平偏波
受信の電界強度、破線は垂直偏波受信の電界強度である
。

第５図と第７図および第８図を比較すると、ループアン
テナ１およびループアンテナ２の相互作用により指向性
パターンに変化が生していることがわかる。

第７図および第８図からダイバーシチ受信が行われるこ
とを以下に説明する。

第７図および第８図において、実線の方が破線よりも外
側にある角度方向からの電波に対しては、水平偏波受信
アンテナとして、また、実線よりも破線の方が外側にあ
る角度方向からの電波に対しては、垂直偏波受信アンテ
ナとして作用する。

第９図は水平偏波受信レベルと垂直偏波受信レベルの差
を示したもので、実線はループアンテナ１、破線はルー
プアンテナ２の場合である。レベルの差か負の値になっ
ている角度方向からの電波に対しては（ハッチングを施
した部分）垂直偏波受信アンテナとして作用し、レベル
差が正の値になっている角度方向からの電波に対しては
水平偏波受信アンテナとして作用する。

第９図からわかるように、ループアンテナ１とループア
ンテナ２が等しく水平偏波受信アンテナあるいは垂直偏
波受信アンテナとして作用する場所率は低い。

従って、ループアンテナ１とループアンテナ２を第６図
のように配置することにより、指向性パターンおよび偏
波パターン変化によるダイバーシチ受信が行われる．実
際の電波伝搬では、電波は反射，回折等により様々な方
向から到来するが、その場合もダイバーシチ受信が行わ
れる．次に、実際に試作したダイバーシチアンテナにつ
いて説明する。ループアンテナｌおよびループアンテナ
２は無線機筺体６の上面に第ｌ図のように取付けられて
いる．なお、周波数は３８０ＭＨｚである（λキ７９Ｃ
１１）。ループアンテナｌおよびループアンテナ２は０
．８Ｍ厚のガラスエポキシ基板上に銅箔で構戒され、そ
れぞれのループ面積は５０閣×１００１１でアンテナ間
の距離は１２ｍｍ、すなわちｌ／６６λである。それぞ
れのアンテナはＬＣによるインピーダンス整合が行われ
てインピーダンスは５０Ωである。

上記のようなダイバーシチアンテナを有するダイバーシ
チ受信装置を第ｌＯ図のように配置して、各アンテナ出
力間の相関係数を測定した。なお送信アンテナｌ８は水
平偏波標準ダイポールアンテナであり、ダイバーシチ受
信機１９を１．５ｍの高さに保持して水平方向に移動し
ながら相関係数の測定を行った。第１１図は相関係数測
定の結果の例で、本測定では相関係数は０．２であった
．このように本発明によれば波長の数十分の一の大きさ
のアンテナによって各アンテナ間の相関係数の十分低い
ダイバーシチアンテナを構戒することができる。

（変形例） 上述の説明において、ループアンテナ２つを給電点を逆
にして同一平面上に並べて配置したが、これに限定され
るものではない。アンテナはダイポールアンテナでも良
く、ループアンテナとダイポールアンテナの組合わせで
も良い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によるダイバーシチアンテ
ナは、非常に小型であるという特徴を有する。

従って本発明によれば小型で携帯性に優れたダイバーシ
チ受信装置を提供することができる。

しかも各アンテナは小型アンテナであるので、標準ダイ
ポールアンテナのように特定の方向にのみ感度を有する
のでなく、無指向性に近い特性を持ちなから偏波特性．
指向特性のパターンの変化によりダイバーシチが行える
ので、ほぼ全方向に感度を有するという利点を有する。

さらに、各ダイバーシチブランチ間の相関係数は十分低
いので、フェージングによる受信電界の大きな落ち込み
をなくし、良好なダイバーシチ受信が可能である。

このように本発明によるダイバーシチアンテナは、携帯
電話機などの小型であらゆる方向に感度を必要とする無
線装置に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイバーシチアンテナを無線機に実装
した場合の斜視図、第２図および第３図はダイバーシチ
切換回路の構或例を示すブロック図、第４図はループア
ンテナ１の指向性測定の説明用略図、第５図はループア
ンテナ１の指向性の特性図、第６図は本発明のダイバー
シチアンテナの指向性測定の説明用略図、第７図，第８
図は本発明のダイバーシチアンテナの指向性の特性図、
第９図は本発明のダイバーシチアンテナの偏波特性を示
す特性図、第１０図は本発明のダイバーシチアンテナの
相関係数測定の説明略図、第１１図は本発明によるダイ
バーシチアンテナによる受信波のフェージングの波形例
図、第ｌ２図は従来のダイバーシチアンテナの説明用略
図である。 １・・・ループアンテナ、　　２・・・ループアンテナ
、３・・・誘電体基板、　４・・・接地線、　５・・・
給電線、６・・・無線機筐体、　７・・・高周波スイッ
チ、８，８′・・・受信回路、　９．　９’，　１６・
・・ＡＦ信号出力、　１０・・・受信電界強度信号、　
１１・・・アンテナ切換回路、　ｌ２・・・アンテナ切
換信号、　１３・・・比較回路、　ｌ４・・・ＡＦ信号
切換回路、　１５・・・ＡＦ信号切換信号、　ｌ７・・
・大地面、　ｌ８・・・標準ダイポールアンテナ、　１
９・・・ダイバーシチ受信装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数のアンテナを有するダイバーシチアンテナにおい
   て、前記複数のアンテナは各々が受信波の波長の数十分
   の一の大きさの微小な電気長を有しかつ互いに前記波長
   の数十分の一の距離に近接させて配置されていることを
   特徴とするダイバーシチアンテナ。