JPH07131229A - アンテナ装置 - Google Patents

アンテナ装置

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JPH07131229A
JPH07131229A JP6086073A JP8607394A JPH07131229A JP H07131229 A JPH07131229 A JP H07131229A JP 6086073 A JP6086073 A JP 6086073A JP 8607394 A JP8607394 A JP 8607394A JP H07131229 A JPH07131229 A JP H07131229A
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  • Support Of Aerials (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 十分な利得と帯域を有しながら携帯用送受信
器等に好適な小型のアンテナ装置を与える。 【構成】 本装置は接地面４４に並行に延びる二つの小
さなＬ字型のアンテナ部材２０、２２を有する。これら
のアンテナ部材はアンテナダイバーシティーを与えるべ
く同一接地面に設けられる。受信モードでは両アンテナ
部材間の切り替えができ、送信モードでは一方のみを送
信モードに動作させるように切り替えるスイッチ３０を
設ける。このスイッチ機構は送信もしくは受信に選択さ
れない方のアンテナ部材のフィードコネクタ１６、１８
を接地すべく構成され、その結果当該アンテナ部材を受
動的なものにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はラジオ通信システムに使
用するアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】通信が長距離にわたるとともに通信デバ
イスが高度の移動性能を必要とする場合の手段として無
線通信がよく知られている。最近になってローカルエリ
アネットワーク（ＬＡＮ）の一部をなすパソコン（Ｐ
Ｃ）間の通信に無線通信が使用されている。ＬＡＮへの
無線による接続を果たすためには、ＰＣは適当なネット
ワークインターフェースカード（network interface ca
rd, NIC）およびＮＩＣに適当なケーブルで接続されも
しくはＮＩＣに統合できるラジオモデムを装備していな
ければならない。アンテナはモデムとしての一体的シス
テムの一部を形成する。パソコンメモリカード協会（Pe
rsonal Computer Memory Card Association,PCMCIA）が
提案しているような標準的スロットをもつ小型ＰＣを使
用ときはＮＩＣおよびモデムの大きさを、したがってア
ンテナの大きさを、低減することが必要である。
【０００３】板状反転Ｆアンテナ（Plated Inverted-F
Antenna, PIFA）はフィードピンおよびこれをアンテナ
回路と接地面に接続するための接地ピンを有する長方形
の板を含むが、このような公知のアンテナ装置は上記用
途に使用するには大きすぎること並びに長方形板を単に
大きさを低下させると動作帯域および又は利得が顕著に
劣化することが欠点である。また、長方形板は他のＲＦ
コンポーネントを装着する領域を制限する。なぜならば
長方形板の下側にはコンポーネントを装着するための空
間が十分にないからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は十分な
利得および帯域を呈しながら占拠する空間領域が小さく
て済むアンテナ部材を含むアンテナ装置を与えることで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるアンテナ装
置は接地面に平行に延びるアンテナ部材と、このアンテ
ナ部材を接地面に接続するコネクタと、アンテナ部材を
アンテナに接続するフィードコネクタとを含み、上記ア
ンテナ部材は前記面に平行に延びてＬ字型を形成する第
一および第二部分を含む。
【０００６】有利なことに本発明のアンテナ部材はシー
トから形成することができ、これが占める領域はこれと
同一の利得と動作帯域とを有する公知ＰＩＦＡよりも小
さい。
【０００７】また有利なことにこのようなアンテナ部材
二つを、パワー段および有利な小型スイッチング回路と
共に、同一の利得および帯域をもつＰＩＦＡが占めると
同一の空間領域に与えることができる適切な寸法のもの
である。それゆえ本発明はまたアンテナとしてのダイバ
ーシティー（anntena diversity）を有する有利な小型
レシーバー装置を与えることができる。
【０００８】添付の図面を参照して以下に本発明の実施
例を説明する。
【０００９】
【実施例】本発明はいろいろの設計変更および等価な形
態に実現しうるが図面に例示した特定の実施例を通して
以下に詳細に説明する。しかしながら開示するこの特定
の形態に本発明を限定する意図はなく、本発明は別記特
許請求の範囲により確定される本発明の要旨および範囲
に含まれるすべての設計変更、均等物、置換可能なもの
を含むものであることを了解されたい。
【００１０】以下に説明するように、本発明のアンテナ
装置はその利点として、二つの一体化される小型アンテ
ナを含むアクティブアンテナダイバーシティーモジュー
ル（Active Antennae Diversity Module、ＡＡＤＭ）を
与えることができる。このモジュールはアンテナ選択の
ためのスイッチング機構と送信パワー段の接続部を含
む。このＡＡＤＭはＬＡＮ内パソコンの無線通信を与え
るよう、９１５ＭＨｚ帯域で動作すべく構成することが
でき、かつＮＩＣの統合的部分として接続し、あるいは
適当なケーブルによりＮＩＣに接続することができる。
【００１１】図１および図２は本発明を実施したアンテ
ナ１０を例示する図であるが、図１は図２のアンテナを
形成する金属素材を示す。アンテナ１０は第一部分１２
と第二部分１４を有し、これらがＬ字型を形成する。有
利なことにこれらはその直角部分が良好な放射源とな
る。第一部分１２から遠方側の第二部分１４の端に、接
地ピン１６が設けられる。接地ピン１６から第一部分１
２に向かって離れた位置にフィードピン１８がある。図
２に示すように本アンテナは図１の素材のピン１６、１
８をその接合点で単に折曲げることにより形成すること
ができる。図１の矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、ＨおよびＷはアンテ
ナ１０の諸部分の大きさを表すが、アンテナ１０の小型
性を例示するために以下にそれらの例示的な値を示す。
【００１２】 Ａ＝４７mm Ｂ＝３７mm Ｃ＝２.５mm Ｈ＝７mm Ｗ＝７mm 図２に示すようにアンテナ１０は４分の１波長の漏洩送
信線を効果的に形成するＬ字型ＩＦＡである。Ｌ字型の
大きさすなわち図１のＡ＋Ｂの寸法は一般に通信信号の
波長の１／４に等しい。とはいえ他の回路の付近に配置
する等によりアンテナの電気的長さを変化させるように
長さA＋Ｂを変更することができる。アンテナ１０の動
作帯域はＬ字型を形成する第一部分１２、第二部分１４
の幅を変更することにより変えることができる：幅Ｗの
増加は帯域の増大につながる。アンテナ１０の高さと帯
域との間にも同様の関係が成立する。アンテナの精密な
同調は接地ピン１６の幅Ｃを変更することにより達成で
きる。
【００１３】図３および図４はＡＡＤＭの例を示すが、
これらのＡＡＤＭはＬＡＮ内パソコン間の無線通信に供
するラジオモデムを形成すべく構成された多層プリント
回路ボード（Printed Circuit Borad, PCB）２４上に装
着された二つのＬ字型ＩＦＡ２０、２２を使用する。
【００１４】図３に見られるように二つのアンテナ２
０、２２は、Ｌ字型部分の端部が相互に隣接するよう、
直交させて装着される。この配置のため、アンテナ２
０、２２の結合したときの形状は実質的に長方形であっ
て中央に開空間２６をもつ。この開空間内に、送信パワ
ー段回路２８とスイッチ３０とがある。このスイッチは
送信／受信モードの切り替えを行なうとともに受信モー
ドにあるときに二つのアンテナ２０、２２を切り替える
ためのものである。図３はまた、アンテナ２０、２２の
接地ピン３２、３４、フィードピン３６、３８を示す。
プリント回路ボード２４上には別のＲＦ回路（図示して
なし）が遮蔽囲い４０内に、かつプリント回路ボード２
４の片側に、装着される。さらにＡＡＤＭをＮＩＣに接
続するための接続機構４２も設けられる。
【００１５】図４は図３のＰＣＢの部分略線図である。
簡単のため、この図は唯一つのアンテナ２２とパワー段
２８の装着用接続を示す。図４には遮蔽囲い４０も示さ
れている。図からわかるように、プリント回路ボード２
４は四つの層４４、４６、４８、５０を含む。層４４は
図４で見られるように最上層を形成する。この層上にＬ
字型アンテナ２０、２２が延びる。層４４はその上に載
せる各アンテナ２０、２２に対する接地面を形成し、こ
れらアンテナは接地ピン３２、３４によりこの面に電気
接続される。アンテナ２０、２２の最適な接地位置は接
地面４４の縁である。フィードピン３８は接地面４４か
ら絶縁されており、かつこれを貫通し、プリント回路ボ
ード２４の層４６に電気的に接続される。層４６は図３
に示すように、アンテナ２０、２２のフィードピン３
６、３８のスイッチ３０への接続部の役割およびパワー
段２８への接続部の役割を果たす。また層４６は中に含
まれる回路網への接続のため、遮蔽囲い４０の下に延び
る。層４８は層４６の下側に位置する別の接地面を形成
する。層５０はプリント回路ボード２４上に装着される
諸コンポーネント間の接続をも与え、また、別の遮蔽囲
い４１内に位置しかつプリント回路ボード２４の層５０
の下面に諸コンポーネントを装着することを可能にす
る。
【００１６】Ｌ字型をしたＩＦＡ２０、２２は有利なこ
とに公知のアンテナ、例えばＰＩＦＡよりも小さく、か
つまた有利なことに一般に種々の通信用途に好適な全方
向放射パターンを呈し、かつ適度に広帯域である。特に
図３を参照するとＡＡＤＭ（二つのＬ字型ＩＦＡ、パワ
ー段、およびスイッチを含む）は単一のＰＩＦＡと同じ
空間領域を占める。アンテナ２０、２２のこのようなＬ
字型構成が、接地面４４の縁に各アンテナ２０、２２を
直接装着することを許しながら、小型の構造を与えるこ
とを評価されたい。
【００１７】図３においてアンテナ２０、２２の長さＡ
＋Ｂ（図１参照）は一般に同一周波数で行なわれるオペ
レーションに対して同じである。しかしながら図３のＡ
ＡＤＭではアンテナ２２の長さはアンテナ２０の長さよ
りも小さい。この長さの差遮蔽囲い４０に隣接してアン
テナ２２を配置することに由来する。遮蔽囲い４０に非
常に近接させることによりアンテナ２２が電気的に長く
なり、その結果実際の長さを短くし、それがアンテナ２
０と同一の周波数に同調されるようになっている。。ア
ンテナ２０、２２はこれらを共に同一周波数における動
作を行なうように同調しておくと、二つのアンテナ２
０、２２のこの直交配置によりアンテナ２０、２２間の
分極ダイバーシティーを達成することができる。このア
ンテナダイバーシティーは受信した信号の多重路減衰
（multipath fading）に対処するのに役立つ。これを使
って各アンテナが受信した信号を比較し、受信が良好な
アンテナを選択することができる。
【００１８】本装置が受信モードにあるときの二つのア
ンテナ２０、２２間の切り替えのため、スイッチ機構ス
イッチ３０が設けられる。また、本発明は有利なことに
同一のスイッチ機構を採用して受信モードと送信モード
との間の切り替えができる。図５および図６は図４の多
層プリント回路ボード２４上の二つの層４４、４６の線
図である。別個のアンテナ２０、２２の接地ピンも同一
の接地面に接続されるので、簡単のため、共通の接地ピ
ン３２、３４をもつ二つのアンテナ２０、２２を例示す
る。図５もまた各アンテナ２０、２２に供するフィード
ピン３６、３８および接地面４４内の開口５２を示す。
この開口５２を通してパワー段２８およびスイッチ３０
が層４６に接続される。図６は層４４上のスイッチ３０
の位置と、アンテナ２０、２２が受信した信号を受信回
路に送るためのコネクタ５４と、アンテナ２０、２２の
フィードピン３６、３８に対するコネクタ５６、５８と
を示す。コネクタ５４、５６、５８はマイクロストリッ
プ、すなわち層４６上に形成されたストリップ線を含
む。本発明のアンテナダイバーシティーは二つのＬ字型
アンテナ２０、２２の応答が相関しないように両者を同
一の接地面上に配置することにより達成できる。一般に
アンテナ２０、２２のような二つのアンテナを相互に近
接して配置すると、それらは強く結合される傾向があ
る。このことはダイバーシティーの有効性を低下させ
る。この問題は本発明ではスイッチ３０を与えてアンテ
ナ２０、２２の一方のフィードピンを選択的に接地し、
これによりそのアンテナが本アンテナ装置の動作周波数
と異なる周波数に同調された受動的共鳴回路として振舞
うようにさせることにより克服される。したがってその
受動的アンテナは能動的アンテナに僅かな影響を与える
だけである。このスイッチング動作は図５および図６と
の関連でさらに後述する。これらの図では能動的受信ア
ンテナ２２に与える影響が最小限となるようにアンテナ
２０を受動モードに切り替える。スイッチ３０はアンテ
ナ２０のフィードピン３６をコネクタ５６を介して接地
する。このときアンテナ２０は二つの部分からなるもの
と考えることができる。その第一は、フィードピン３６
と接地ピン３２との間の部分であって、フィードピン３
６および接地ピン３２を接地したことにより短絡した誘
導性負荷を形成する部分である。第二の部分は、アンテ
ナ２０の残りの部分であって、容量性の負荷として振舞
う４分の１波長よりも僅かに短い送信線を含む部分であ
る。このようにしてフィード点３６が接地されたときの
アンテナ２０は当該能動的アンテナと異なる動作周波数
に同調された並列ＬＣ回路となる。スイッチ３０は受信
モードにある二つのアンテナ２０、２２間の切り替えを
行なうことができるとともに、両アンテナの一方のみを
送信モードで動作させるように切り替えることができる
ように構成されている。アンテナ２０が送信動作に選択
されるとき、あるいはアンテナ２０、２２のいずれか一
方が受信モードに切り替えられるときは、常に他方のア
ンテナが受動的状態に切り替えられる。上述したように
このような切り替え動作を行なう一つの有利な方法は、
受動的になるべきアンテナのフィードピンを接地するこ
とである。
【００１９】受信モードにおける二つのアンテナ２０、
２２の切り替えおよび受信モードと送信モードとの間の
切り替えを達成するために特に有利なスイッチ構成であ
って、かかるスイッチングが単極二重端子（Single Pol
e Dual Terminal, SPDT）スイッチ３０により達成でき
る構成を以下に説明する。
【００２０】図７は図６のスイッチ構成の略線図で、コ
ネクタ５６、および５８を介してアンテナ２０、２２へ
のスイッチ３０の接続を示す。上述したようにアンテナ
２２は受信用にのみ構成されており、他方、アンテナ２
０は送信および受信用に構成されている。かかる構成の
ため、送信モードで動作することができるようにアンテ
ナ２０を送信パワー段２８に接続するため、コネクタ６
０が設けられている。コネクタ５６、６０はインピーダ
ンス変成器６２、６４、６６を含む。コネクタ５６の変
成器６４、６６は４分の１波長スタブを構成し、変成器
６２はパワー段２８の出力側から見た入力インピーダン
スを増大する働きをする。
【００２１】前述したように、有利なことに送信モード
および受信モード間の切り替えおよび受信モードにおけ
る各アンテナ２０、２２間の切り替えは一つのＳＰＤＴ
スイッチにより遂行できる。同一のＳＰＤＴスイッチで
これら二つの切り替え機能を達成するため、スイッチ３
０は二つの特定の切り替え状態と一つの不特定状態を利
用する。これが図８ないし図１０に図示されている。こ
れらの図は略線図の形でスイッチ３０を示すに過ぎない
が、このスイッチは例えば端子７０、７２のいずれかに
端子６８を選択的に接続するための二つの制御入力（図
示してなし）を有するアルファＡＳＣＯ２Ｒ２ ＳＰＤ
ＴＧａＡｓスイッチングを含む。このような構成のた
め、コネクタ５６、５８によってそれぞれ端子７０、７
２に接続されているアンテナ２０、２２は、受信モード
では選択的に切り替えできるよう、端子６８を介してコ
ネクタ５４に接続することができる。これら二つの特定
スイッチング状態が図８および図９に図示されており、
これらの状態は制御入力の一方に０ボルトを印加し、ス
イッチの制御入力の他方に−５ボルト（スイッチが浮遊
していれば５ボルト）を印加することにより生ずる。前
述したようにスイッチ３０の不特定状態も使用される。
この状態は両制御入力が０ボルトに接続されると生じる
が、この様子が図１０に例示されている。この図からわ
かるように、単位６８は端子７０、７２のいずれにも接
続されず、したがってコネクタ５４、５６、５８の各々
がスイッチ３０で接地される。この状態では本アンテナ
装置はアンテナ２０のみが動作する送信モードで機能す
ることができる。
【００２２】例えば図８に見られるようにスイッチ３０
は、一方のアンテナ２０が受信アンテナとして動作すべ
く 端子７０を介してコネクタ５４に接続されるときは
他方のアンテナ２２のフィードピンがコネクタ５８およ
び端子７２を介して接地される、と言う条件を満足す
る。しかしながら図９においてアンテナ２２が受信アン
テナとして動作すべくコネクタ５８と端子７２を介して
接続されるとき、アンテナ２０は完全接地されない。こ
れは、端子７０が接地され、かつ図７に示すインピーダ
ンス変成器６４、６６によって形成される半波長スタブ
を介してアンテナ２０に接続される、という事実による
ものである。コネクタ６０およびインピーダンス変成器
６２を介して半波長６４、６６の中央に対するパワー段
２８の接続は無視できる。これはこのインピーダンス変
成器から見た入力インピーダンスが相対的に高いからで
ある。実際上、この相対的な高インピーダンス値は７０
０オームの範囲にあり、アンテナ２０を受信のために使
用するときはアンテナ２０から端子７０への挿入損がさ
らに約０.３ｄＢ生ずる。
【００２３】本装置からの信号送信には上述したように
アンテナ２０のみを使用する。送信モードではスイッチ
３０の端子７０、７２の両方が接地され、その結果アン
テナ２２がオフ状態すなわち受動的になる。他方、イン
ピーダンス変成器６４は端子７０への隣接端で短絡され
てパワー段２８がインピーダンス変成器６２、６６を介
してアンテナ２０に接続される。このような構成なの
で、インピーダンス変成器６２、６６を使って接合点７
４で測ったインピーダンス変成器６４の入力インピーダ
ンスはほぼ１キロオームであるが、これはパワー段２８
からアンテナ２０への余分の挿入損を僅かに約０.３ｄ
Ｂ生ずるにすぎない。
【００２４】一般にインピーダンス変成器６２、６４、
６６が５０オームの特性インピーダンスおよび最適の電
気的長さを有するとき、スイッチ３０およびインピーダ
ンス変成器６２、６４、６６を含む本スイッチング回路
の動作パラメーターは以下のとおりである。
【００２５】０.６ｄＢ：これは接合点７４においてダ
ミー負荷を形成する短いスタブ６４があるため、送信モ
ードにおける挿入損（０.３ｄＢの挿入損を含む）、お
よびインピーダンス変成器６２、６６により形成される
信号路に沿って生ずる０.３ｄＢの挿入損である。
【００２６】０.６ｄＢおよび１.２ｄＢ：これはアンテ
ナ２２、２０をそれぞれ受信モードに使用したときの挿
入損である。ただしアンテナ２０を使用するときは、オ
ン状態にあるスイッチ３０の挿入損が０.６ｄＢ、接合
点７４におけるパワー段のダミー負荷に因る損失が０.
３ｄＢ、変成器６４、６６により形成される信号路に沿
った減衰が０.３ｄＢであると仮定する。
【００２７】スイッチ３０により行なわれる受信モード
と送信モードとの間の切り替えが４分の１波長スタブ６
４を通して生ずることは特に有利である。なぜならばス
イッチ３０はこのとき定在波が最小電圧となる点に配置
されるからである。その結果スイッチ３０のクリッピン
グが起きない。送信器パワー段２８からの出力が２７ｄ
Ｂｍであれば、１５.２ｄＢｍを超える信号がスイッチ
３０に到達することはなく、有利なことにこれはスイッ
チの最大処理容量よりもはるかに小さい。このようにし
て送信モードにおいては送信パワーのほとんどがインピ
ーダンス変成器６２、６６からなるアンテナ２０への通
信路を流れ、ほんの僅かの比率のパワーのみがスイッチ
３０に流れる。なぜならばスイッチ３０がインピーダン
ス変成器６４により形成される４分の１波長スタブの端
子７０で接地されているからである。それゆえスイッチ
３０はその最大容量を送信パワーが最高１０ｄＢ超える
まで使うことができる。それゆえインピーダンス変成器
６４の電気的長さは可能な限り４分の１波長に近いこと
が重要である。
【００２８】スイッチ３０をインピーダンス変成器６４
の端に位置させることのもう一つの利点は、それが低い
ＤＣ電圧で制御できることである。これは３-５ボルト
のＤＣ電源のみを使用する携帯用デバイスにとって特に
重要である。
【００２９】本発明は前述の実施例について詳細に限定
されない。例えば図４の頂部面に装着される回路のいく
つかを下面に装着し、能動的および受動的モード間のア
ンテナ切り替えのための他の機構を設ければ、もっと接
近したあるいは同一の寸法の二つのアンテナを使うこと
ができる。
【００３０】
【効果】上記のように本発明のアンテナ装置は小さな二
つのアンテナ部材を含むが極めて小さな空間領域内に収
納することができる。また二つのアンテナ部材はＬ字型
で同一接地面に平行に延びるようになっているため、ア
ンテナダイバーシティーが良好である。切り替えスイッ
チにより、送受信モードでは両者のうち受信良好な方に
切り替えて最適な送受信を行なうができ、また送信モー
ド時には一方のみを能動的にすることができる。またス
イッチの制御電圧も低くできることから、携帯用送受信
器のアンテナ装置としても有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のアンテナを形成するための素材の平
面図である。
【図２】 アンテナに形成したときの図１の素材の斜視
図である。
【図３】 本発明を上に装着する、アンテナ装置を有す
るプリント回路ボードの平面図である。
【図４】 図３のプリント回路ボードの断面図である。
【図５】 図３および図４の装置のコンポーネント間の
接続を示す線図の一部である。
【図６】 図３および図４の装置のコンポーネント間の
接続を示す線図の他の一部である。
【図７】 本発明に使用するスイッチング装置の一形態
を表す線図である。
【図８】 図７のスイッチのスイッチングモードを例示
する図である。
【図９】 図７のスイッチのスイッチングモードを例示
する別の図である。
【図１０】 図７のスイッチのスイッチングモードを例
示する別の図である。
【符号の説明】 １０ アンテナ １２ アンテナ第一部分 １４ アンテナ第二部分 １６ 接地ピン １８ フィードピン ２０−２２ Ｌ字型ＩＦＡ ２４ プリント回路ボード ２８ 送信パワー段回路 ３０ スイッチ ３２、３４ 接地ピン ３６、３８ フィードピン ４０、４１ 遮蔽囲い ４２ 接続機構 ４４−５０ 層 ５２ 開口 ５４−５８ コネクタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一接地面およびアンテナ回路と共に使用
    するアンテナ装置であって各々が該接地面に平行に延び
    て実質的にＬ字型をなすように相互配置された第一およ
    び第二部分を有するアンテナ部材と、 該アンテナ部材を該接地面に接続するための接地コネク
    タと、 該アンテナ部材を該アンテナ回路に接続するためのフィ
    ードコネクタとを含むアンテナ装置。
  2. 【請求項２】 アンテナ装置であって第一アンテナと第
    二アンテナと（１）該該第二アンテナが受動的状態で動
    作するときは該第一アンテナが受信モードで動作する第
    一モードと（２）該第一アンテナが受動的状態で動作す
    るときは該第二アンテナが受信モードで動作する第二モ
    ードとを選択するためのスイッチとを含むアンテナ装
    置。
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