JPH0641213U - Directional variable antenna - Google Patents

Directional variable antenna

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JPH0641213U
JPH0641213U JP8309392U JP8309392U JPH0641213U JP H0641213 U JPH0641213 U JP H0641213U JP 8309392 U JP8309392 U JP 8309392U JP 8309392 U JP8309392 U JP 8309392U JP H0641213 U JPH0641213 U JP H0641213U
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JP
Japan
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antenna
view
phase
antenna elements
directivity
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JP8309392U
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今泉元郎
内野新一
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Junkosha Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】軽量小型で、水平方向または45°方向から到
来する電波に対して充分な利得を得ることができる移動
体通信用の指向性可変アンテナを提供する。 【構成】所定の電気長を有する導体が、それぞれ配設さ
れ、使用する中心周波数の波長の所定距離Lだけ離間し
て配置される一対のアンテナ素子4,7と、これらの一
対のアンテナ素子4,7のそれぞれの導体に、同相の信
号あるいはお互いに前記所定距離の位相差を生じる信号
を入力する位相制御回路50とを備える指向性可変アン
テナ 【効果】構造が簡単で軽量小型であると共に、アンテナ
特性の指向性を切り換えることにより、水平方向または
45°方向から到来する電波に対して充分な利得を得る
ことができる。
(57) [Summary] [Object] To provide a directional variable antenna for mobile communication, which is lightweight and compact, and which can obtain a sufficient gain for radio waves coming from the horizontal direction or 45 ° direction. A pair of antenna elements 4 and 7 in which conductors having a predetermined electrical length are respectively arranged and are separated by a predetermined distance L of a wavelength of a center frequency to be used, and a pair of these antenna elements 4 , 7 each having a phase control circuit 50 for inputting in-phase signals or signals that cause a phase difference of the predetermined distance with each other. [Effect] The structure is simple, lightweight and compact. By switching the directivity of the antenna characteristics, it is possible to obtain a sufficient gain for radio waves coming from the horizontal direction or the 45 ° direction.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、携帯電話やいわゆるサインポストに好適な移動体通信用アンテナに 係わり、特に指向性を任意に変えることができる指向性可変アンテナに関する。 The present invention relates to a mobile communication antenna suitable for mobile phones and so-called sign posts, and more particularly to a directional variable antenna whose directivity can be arbitrarily changed.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

最近、携帯電話や例えば、走行中の車輌のような移動体に道路側部から情報を 送って通信を行ういわゆるサインポスト(Vehicle Information and Communi- cation System )など、移動体通信が多用されている。 この際、この移動体通信に用いられる、例えば車載用アンテナは、車体の外観 等の観点から平面アンテナの利用が盛んであるが、上記した携帯電話あるいはサ インポストの如き水平方向または45°方向から到来する電波に対しては、指向 性の点から、充分な利得をえることができない場合があったり、音声変換時に雑 音が入る場合があった。したがって、充分な利得を得るために、これまで、例え ば2つ以上の平面アンテナを組み合わせて各々の指向性を別々に向ける、または 平面アンテナをアレー化して指向性を持たせるなど、雑音を防止して充分な利得 を得る試みもなされているが、アンテナの形状が大きくなってしまうという問題 点がある。 Recently, mobile communication has been widely used, such as a mobile phone and a so-called sign post (Vehicle Information and Communication System) that sends information from the roadside to a moving body such as a moving vehicle. . At this time, for example, in-vehicle antennas used for this mobile communication are often used as flat antennas from the viewpoint of the appearance of the vehicle body, etc., but in the horizontal or 45 ° direction such as the above-mentioned mobile phones or sign posts. From the viewpoint of directivity, there were cases where sufficient gain could not be obtained for radio waves arriving from, or noise was added during voice conversion. Therefore, in order to obtain a sufficient gain, it has been possible to prevent noise by combining two or more planar antennas so that they have different directivities, or by arraying the planar antennas to have directivity. Attempts have been made to obtain a sufficient gain, but the problem is that the shape of the antenna becomes large.

【0003】[0003]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

したがって、本考案は上記の問題点に鑑みなされたもので、軽量小型化を図る と共に、水平方向または45°方向から到来する電波に対しても指向性を変化さ せることにより雑音を防止して充分な利得を得ることができる指向性可変アンテ ナを提供しようとするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to prevent noise by reducing the weight and size and changing the directivity even for the radio waves coming from the horizontal direction or the 45 ° direction. The aim is to provide a variable directivity antenna that can obtain a sufficient gain.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本考案は上記課題を達成するためになされたもので、所定の電気長を有する導 体が、それぞれ配設され、使用する中心周波数の波長の所定距離だけ離間して配 置される一対のアンテナ素子と、これらの一対のアンテナ素子のそれぞれの導体 に、同相の信号あるいはお互いに前記所定距離の位相差を生じる信号を入力する 位相制御回路とを備える指向性可変アンテナを構成する。 The present invention has been made in order to achieve the above-mentioned object, and a pair of antennas in which conductors having a predetermined electric length are respectively arranged and are separated by a predetermined distance of a wavelength of a center frequency to be used. A directional variable antenna comprising an element and a phase control circuit for inputting a signal of the same phase or a signal which causes a phase difference of the predetermined distance to each conductor of the pair of antenna elements is configured.

【0005】[0005]

【作用】[Action]

本考案によれば、使用される中心周波数の波長λの約1/4あるいは約1/2 の距離を離間して配置した第1及び第2のアンテナ素子に、中心周波数の波長λ の約1/4の位相遅れあるいは約1/2の位相遅れを生じるように構成された位 相制御回路を介して信号を入力あるいは第2のアンテナ素子に位相遅れのない同 相の信号を与えることにより、得られるアンテナ特性すなわちほぼ4つ葉状の等 電界強度曲線あるいは2つ葉状の等電界強度曲線の発生方向を可変にすることが でき、これによって水平方向あるいは45°方向から到来する信号を充分な利得 をもって得ることができる。したがって、このようなアンテナを、例えば自動車 のリアートレー部に設け、アンテナ素子に入力する信号の位相を制御することに より、等電界強度曲線の発生方向すなわち指向性を可変にすることができ、自動 車の前後方向あるいは両側方向にそれぞれ強い指向性を生じさせることができる 。 その結果、本考案による指向性可変アンテナは、水平方向または45°方向か ら到来する電波に対して充分な利得を得ることが可能となる。 According to the present invention, the first and second antenna elements arranged at a distance of about 1/4 or about 1/2 of the wavelength λ of the center frequency to be used are provided with about 1 wavelength of the center frequency λ 1. By inputting a signal through a phase control circuit configured to generate a phase delay of / 4 or a phase delay of about 1/2, or by giving a signal of the same phase with no phase delay to the second antenna element, The resulting antenna characteristics, that is, the generation direction of the approximately four-leaf-shaped isoelectric field strength curve or the two-leaf-shaped isoelectric field strength curve can be made variable, which allows a signal coming from the horizontal direction or 45 ° direction to have a sufficient gain. Can be obtained. Therefore, by providing such an antenna, for example, in the rear tray section of an automobile and controlling the phase of the signal input to the antenna element, it is possible to change the generation direction of the equal electric field strength curve, that is, the directivity. Strong directivity can be generated in the front-rear direction or both sides of the vehicle. As a result, the variable directivity antenna according to the present invention can obtain a sufficient gain for radio waves coming from the horizontal direction or the 45 ° direction.

【0006】[0006]

【実施例】【Example】

以下、本考案による指向性可変アンテナの一実施例を図を参照して説明するが 、本考案はこの実施例に限定されることはなく、本考案の思想内で様々な変更は 可能である。 図1は本考案による指向性可変アンテナの一実施例の斜視図であり、図2は図 1に示した指向性可変アンテナの回路図である。また、図3(A)、(B)、( C)は、それぞれ図1に示した指向性可変アンテナの一作動状態における平面図 、正面図、及び右側面図であり、図4(A)、(B)、(C)は、それぞれ図1 に示した指向性可変アンテナの別の作動状態における平面図、正面図、及び右側 面図である。また、図5(A)、(B)、(C)は、それぞれ本考案による指向 性可変アンテナの他の実施例における一作動状態の異なるの平面図、正面図、及 び右側面図であり、図6(A)、(B)、(C)は、それぞれは図5に示した指 向性可変アンテナの別の作動状態における平面図、正面図、及び右側面図である 。また、図1から図6にわたって、同一部品は同一番号を付して説明する。なお 、図3から図6に示す点線は、等電界強度曲線を示す。 Hereinafter, one embodiment of the directional variable antenna according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made within the concept of the present invention. . 1 is a perspective view of an embodiment of the variable directivity antenna according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of the variable directivity antenna shown in FIG. 3 (A), (B), and (C) are a plan view, a front view, and a right side view, respectively, in one operating state of the directional variable antenna shown in FIG. 1, and FIG. , (B), (C) are a plan view, a front view, and a right side view, respectively, of the variable directivity antenna shown in FIG. 1 in different operating states. 5 (A), 5 (B), and 5 (C) are a plan view, a front view, and a right side view, respectively, in different operating states of another embodiment of the variable directivity antenna according to the present invention. 6 (A), 6 (B), and 6 (C) are a plan view, a front view, and a right side view, respectively, of the variable directivity antenna shown in FIG. 5 in different operating states. 1 to 6, the same parts will be described with the same reference numerals. The dotted lines shown in FIG. 3 to FIG. 6 indicate equal electric field strength curves.

【0007】 図1を参照すると、第1のアンテナ素子4と第2のアンテナ素子7は、例えば 使用する中心周波数の波長λの約4分の1、約4分の3、または約8分の5の電 気長を有する蛇行した導体2、5を有し、これらの導体2、5が、板状の絶縁体 3、6に印刷または埋設されたものである。そして、これら第1及び第2のアン テナ素子4、7は、裏面に金属箔のストリップラインが印刷されたプリント基板 8の片面に略直交方向かつ互いを略平行関係に配置されている。その際、図1に 示すように第1及び第2のアンテナ素子の離間距離Lは、中心周波数の波長λの 約4分の1または約2分の1の何れかを有するように配設されている。なお、プ リント基板8の上面には、金属箔などの導電層10が設けられているが、第1の アンテナ素子4を配置する部分17と第2のアンテナ素子7を配置する部分18 のみ導電層10が除去されている。また、同軸ケーブル20の外部導体22が、 この導電層10に接続されている。Referring to FIG. 1, the first antenna element 4 and the second antenna element 7 are, for example, about a quarter, a third, or a eighth of the wavelength λ of the center frequency used. It has the meandering conductors 2 and 5 having the electric length of 5 and these conductors 2 and 5 are printed or embedded in the plate-shaped insulators 3 and 6. The first and second antenna elements 4 and 7 are arranged on one side of a printed circuit board 8 on the back surface of which a metal foil strip line is printed, in a substantially orthogonal direction and in a substantially parallel relationship with each other. At that time, as shown in FIG. 1, the separation distance L between the first and second antenna elements is arranged so as to have either one quarter or one half of the wavelength λ of the center frequency. ing. Although a conductive layer 10 such as a metal foil is provided on the upper surface of the print substrate 8, only the portion 17 where the first antenna element 4 is arranged and the portion 18 where the second antenna element 7 is arranged are made conductive. Layer 10 has been removed. The outer conductor 22 of the coaxial cable 20 is connected to the conductive layer 10.

【0008】 ここで、前記プリント基板8の裏面のストリップライン構造について述べると 、このストリップライン構造は、図2に示すように、図1に示した同軸ケーブル 20の内部導体(図示せず)が接続される端子a、端子a〜b間に配設される給 電線70、端子b〜c及び端子b〜d間に配設される電力分配回路60、端子i 〜j間に配設される位相制御回路50を有すると共に、端子c側にはストリップ ラインによって形成されるインピーダンス整合回路31を介して第1のアンテナ 素子4が接続され、端子d側には位相選択用スイッチSおよびインピーダンス整 合回路32を介して第2のアンテナ素子7が接続されている。このスイッチSは 図に示すように、スイッチ片41、42を有し、スイッチSのオフ状態で端子e −f−g−hと接続して、アンテナ素子4、7と位相制御回路50との電気的接 続を遮断し、スイッチSのオン状態で端子e−i−j−hと接続してアンテナ素 子4、7と位相制御回路50との電気的接続を行うものであり、スイッチSがア ンテナ4、7と位相制御回路50との接続動作を行うことによって、位相制御回 路50に入力される信号の位相を選択的にアンテナ素子4、7へ出力することが できる。なお、インピーダンス整合回路31、32は、アンテナ素子4、7の導 体2、5とストリップライン構造のインピーダンスを整合させるためのものであ る。Here, the stripline structure of the back surface of the printed circuit board 8 will be described. As shown in FIG. 2, the stripline structure is such that the internal conductor (not shown) of the coaxial cable 20 shown in FIG. A terminal a to be connected, a power supply wire 70 arranged between the terminals a to b, a power distribution circuit 60 arranged between the terminals b to c and terminals b to d, and arranged between the terminals i to j. In addition to having the phase control circuit 50, the first antenna element 4 is connected to the terminal c side through an impedance matching circuit 31 formed by a strip line, and the phase selection switch S and impedance matching are connected to the terminal d side. The second antenna element 7 is connected via the circuit 32. As shown in the figure, the switch S has switch pieces 41 and 42, and when the switch S is in the off state, the switch S is connected to the terminals e-f-g-h to connect the antenna elements 4 and 7 and the phase control circuit 50. The electrical connection between the antenna elements 4 and 7 and the phase control circuit 50 is electrically connected by disconnecting the electrical connection and connecting to the terminals e-i-j-h when the switch S is on. By connecting the antennas 4 and 7 with the phase control circuit 50, the phase of the signal input to the phase control circuit 50 can be selectively output to the antenna elements 4 and 7. The impedance matching circuits 31 and 32 are for matching the impedance of the strip lines with the conductors 2 and 5 of the antenna elements 4 and 7.

【0009】 以上のような構成になる上記実施例の作用を以下に述べる。 まず初めに、アンテナ素子4と7の離間距離Lが使用される中心周波数の波長 λの約4分の1、位相制御回路50は、使用される中心周波数の波長λの4分の 1の位相遅れを生じるように構成された場合に、指向性可変アンテナ1のアンテ ナ特性の作動を、図2から図4を用いて説明する。The operation of the above embodiment having the above-mentioned configuration will be described below. First, the separation distance L between the antenna elements 4 and 7 is about a quarter of the wavelength λ of the center frequency used, and the phase control circuit 50 determines the phase of a quarter of the wavelength λ of the center frequency used. The operation of the antenna characteristic of the directional variable antenna 1 when configured to cause a delay will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

【0010】 今、図示しない電源が投入されて上記構成の平板状指向性可変アンテナ1が作 動状態にあるとき、スイッチSをオフ状態にし、図示しない電源から第1及び第 2のアンテナ素子4、7に同相の信号を供給している場合、この指向性可変アン テナ1は、図3の(A)〜(C)の点線で示すような、ほぼ4つ葉状の等電界強 度曲線を有するアンテナ特性を生じる。次に、スイッチSをオン状態にすると、 位相制御回路50と第2のアンテナ素子7とが接続され、第2のアンテナ素子7 に第1のアンテナ素子4よりも中心周波数の波長λの4分の1の位相遅れを生じ た信号を入力することになり、この指向性可変アンテナ1は、図4の(A)〜( C)の点線で示すような、第2のアンテナ素子7方向に偏る等電界強度曲線を有 するアンテナ特性を生じる。また、この時これらの等電界強度曲線の打合げ角す なわち仰角θは、特に導体2、5の電気長が使用される中心用周波数の波長λの 5/8の場合には、プリント基板8の上面から15〜60度程度の範囲に拡散さ れているので、遠くまで等電界強度曲線が延びている。Now, when a power source (not shown) is turned on and the flat directional variable antenna 1 having the above-mentioned configuration is in an operating state, the switch S is turned off, and the first and second antenna elements 4 are fed from the power source (not shown). , 7 to which in-phase signals are supplied, the variable directivity antenna 1 has an almost four-leaf-shaped isoelectric field intensity curve as shown by the dotted lines in FIGS. Produces an antenna characteristic that has. Next, when the switch S is turned on, the phase control circuit 50 and the second antenna element 7 are connected to each other, and the second antenna element 7 is divided into four quarter wavelengths λ of the center frequency than the first antenna element 4. The signal having a phase delay of 1 is input, and the variable directivity antenna 1 is biased toward the second antenna element 7 as shown by the dotted lines in (A) to (C) of FIG. An antenna characteristic having an equal electric field strength curve is generated. Further, at this time, the meeting angle, that is, the elevation angle θ of these equal electric field strength curves is printed especially when the electrical length of the conductors 2 and 5 is 5/8 of the wavelength λ of the center frequency used. Since it is diffused in the range of about 15 to 60 degrees from the upper surface of the substrate 8, the equal electric field strength curve extends far.

【0011】 これにより、指向性可変アンテナ1は、スイッチSのオン、オフ状態の切換え により、図3と図4とに示す各アンテナ特性を任意に得ることができる。このよ うにして、アンテナ特性すなわち等電界強度曲線の発生方向を変えることにより 等電界強度曲線も水平方向に延ばすことができ、水平方向または45°方向から 到来する信号に対しても充分な利得を得ることが可能となる。As a result, the variable directivity antenna 1 can arbitrarily obtain the antenna characteristics shown in FIGS. 3 and 4 by switching the switch S between the on and off states. In this way, the isoelectric field strength curve can be extended in the horizontal direction by changing the antenna characteristics, that is, the generation direction of the isoelectric field strength curve, and a sufficient gain can be obtained even for signals coming from the horizontal direction or 45 ° direction. Can be obtained.

【0012】[0012]

【考案の効果】[Effect of device]

以上説明したように、本考案によれば、従来のアンテナのように充分な利得を 得るためにアンテナのアレー化を図る必要がなく、したがってアンテナの大型化 を招くことなく、構造が簡単で軽量小型であると共に、スイッチによる位相制御 回路の選択使用を行うという簡単な操作でアンテナ特性の指向性を切り換えるこ とにより、水平方向または45°方向から到来する信号に対して充分な利得を得 ることができる。したがって、携帯電話やサインポストに用いれば、軽量小型化 されると共に、安定な通話が可能となる。 As described above, according to the present invention, it is not necessary to form an array of antennas in order to obtain a sufficient gain as in a conventional antenna, and therefore the antenna is not bulky, and the structure is simple and lightweight. In addition to being small, the directivity of the antenna characteristics can be switched by a simple operation of selectively using the phase control circuit with a switch, so that sufficient gain can be obtained for signals coming from the horizontal direction or 45 ° direction. be able to. Therefore, if it is used for a mobile phone or a sign post, it will be lightweight and compact, and stable communication will be possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案による指向性可変アンテナの一実施例の
斜視図
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a directional variable antenna according to the present invention.

【図2】図1に示した指向性可変アンテナへ給電するた
めの回路図
FIG. 2 is a circuit diagram for supplying power to the variable directivity antenna shown in FIG.

【図3】図1に示した指向性可変アンテナの一作動状態
を示す図で、(A)その平面図(B)その正面図、
(C)その右側面図
FIG. 3 is a diagram showing one operating state of the variable directivity antenna shown in FIG. 1, (A) a plan view thereof, (B) a front view thereof,
(C) Right side view

【図4】図1に示した指向性可変アンテナの別の作動状
態を示す図で、(A)その平面図(B)その正面図、
(C)その右側面図
4A and 4B are diagrams showing another operating state of the variable directivity antenna shown in FIG. 1, in which FIG. 4A is a plan view thereof, and FIG.
(C) Right side view

【図5】本考案による指向性可変アンテナの他の実施例
における一作動状態を示す図で、(A)その平面図
(B)その正面図、(C)その右側面図
5A and 5B are views showing an operating state of another embodiment of the variable directivity antenna according to the present invention, in which FIG. 5A is a plan view thereof, FIG. 5B is a front view thereof, and FIG.

【図6】図5に示した指向性可変アンテナの別の作動状
態を示す図で、(A)その平面図(B)その正面図、
(C)その右側面図
6 is a diagram showing another operating state of the variable directivity antenna shown in FIG. 5, (A) a plan view thereof, (B) a front view thereof,
(C) Right side view

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 指向性可変アンテナ 2、5 導体 3、6 絶縁体 4 第1のアンテナ素子 7 第2のアンテナ素子 8 プリント基板 31、32 整合回路 41、42 スイッチ片 50 位相制御回路 60 電力分配回路 70 給電線 L 離間距離 S スイッチ 1 directional variable antenna 2, 5 conductors 3, 6 insulator 4 first antenna element 7 second antenna element 8 printed circuit board 31, 32 matching circuit 41, 42 switch piece 50 phase control circuit 60 power distribution circuit 70 power supply line L separation distance S switch

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】所定の電気長を有する導体が、それぞれ配
設され、使用する中心周波数の波長の所定距離だけ離間
して配置される一対のアンテナ素子と、これらの一対の
アンテナ素子のそれぞれの導体に、同相の信号あるいは
お互いに前記所定距離の位相差を生じる信号を入力する
位相制御回路とを備える指向性可変アンテナ。
1. A pair of antenna elements in which conductors having a predetermined electrical length are respectively arranged and are separated from each other by a predetermined distance of a wavelength of a center frequency to be used, and each of the pair of antenna elements. A directional variable antenna comprising: a conductor; and a phase control circuit for inputting in-phase signals or signals that cause a phase difference of the predetermined distance from each other.
JP8309392U 1992-11-06 1992-11-06 Directional variable antenna Pending JPH0641213U (en)

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