JPH10508174A - プリントアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 プリントアンテナが誘電性の基板(10)の一方の側に設けられた１番目の細長い端供給ダイポール(12)を有する。２番目のダイポールエレメント(16，17)が該誘電性の基板の反対の側に設けられている。該２番目のダイポールは上記基板を通り抜けて眺めた場合に上記１番目のダイポールエレメントの縦軸の両側にそれぞれ置かれた第１及び第２の細長いエレメント(16，17)を含む。上記基板の上記第２の側の接地平面(14)が当面関心のある周波数（又は中心周波数）の４分の１の波長にほぼ対応する距離だけ上記１番目のダイポールエレメントの自由端から離れた場所で上記第１及び第２のエレメント(16，17)に接続する。該第１及び第２のエレメント(16，17)はその長さが波長の1/4で上記１番目のダイポールエレメント(12)に対し傾斜しているか又はそれに平行に延びていることができる（図４−茲には示されていない）。一対のプリントアンテナが切替えエレメントに接続されてアンテナダイバシティ装置を形成することができる（図５−茲には示されていない）。

Description

【発明の詳細な説明】 プリントアンテナ 〔本発明の技術分野〕 本発明は、受信機や送信装置の筐体内に設けるのに適したプリントアンテナに 関する。本発明はまた、１対のプリントアンテナ及び該１対のうち１個目又は２ 個目のアンテナのどちらかを短絡する手段を含むアンテナダイバシティ装置にも 関し、更にまた、上記プリントアンテナ或いは上記１個目及び２個目のアンテナ の組合せを含むトランシーバにも関する。 〔背景となる技術〕 米国特許第5,387,919号明細書は、共通の縦軸の周りに対称に置かれた互いに 反対の方向を向くＵ字形の1/4波長の金属輻射器をその両面に持つ電気的に絶縁 された基板を含むプリント回路アンテナを開示している。Ｕ字形輻射器の基部は 相互に重なってそれぞれが平衡伝送ライン導体に結合し、該導体の一端は同軸ケ ーブルに接続され、他端はバラン(balun)に接続されている。バランと同軸ケー ブルと平衡導体とを輻射器の軸に沿って配列することにより、それらは輻射器か らの輻射パターンと干渉することはない。バランの使用を要求することは、アン テナ自体を受信機の入力回路や送信機の出力回路に直接結合することができない という理由で、プリントアンテナの用途を限定する。 〔本発明の開示〕 本発明の目的は、プリントアンテナの適用範囲を拡大することである。 本発明の１つの態様によれば、不伝導性の基板の一方の側に設けられた１番目 の細長い端供給(end-fed)ダイポールエレメントと；該基板のもう一方の側に設 けられた２番目のダイポールエレメントと；を有して成り、該２番目のダイポー ルは、上記基板を通り抜けて眺めた場合に上記１番目のダイポールエレメントの 縦軸の両側にそれぞれ置かれた第１及び第２の細長いエレメントを有し、且つ１ 番目のダイポールエレメントのフィード部分と同じ広がりを持つ接地平面を有し 、上記接地平面は上記第１及び第２のエレメントに接続しているプリントアンテ ナ が提供される。 もしそうしたければ、上記第１及び第２のエレメントは、平行に延びてもよい し、或いは基板の面に垂直に眺めた場合に上記１番目のダイポールエレメントの 縦軸に対し傾斜していてもよい。１番目のダイポールエレメントの縦軸に対し10 度と45度との間の傾斜角度、例えば30度の傾斜角度が、有効な成果を与えること が判明している。 本発明の２つ目の態様によれば、並列に配置された１個目及び２個目のプリン トアンテナのうちの予め定められた一方を短絡するための、該１個目及び２個目 のプリントアンテナと切替え手段との組合せが提供され、該組合せは、上記１個 目及び２個目のプリントアンテナの各々が、不伝導性の基板の一方の側に設けら れた１番目の細長い端供給ダイポールエレメントと；該基板のもう一方の側に設 けられた２番目のダイポールエレメントと；を有して成り、該２番目のダイポー ルは、上記基板を通り抜けて眺めた場合に上記１番目のダイポールエレメントの 縦軸の両側にそれぞれ置かれた第１及び第２の細長いエレメントを有し、且つ１ 番目のダイポールエレメントのフィード部分と同じ広がりを持つ接地平面を有し 、また上記接地平面は上記第１及び第２のエレメントに接続している。 上記１個目及び２個目のプリントアンテナの１番目のダイポールエレメントは 、当面関心のある周波数又は中心周波数のほぼ４分の１の波長とほぼ２分の１の 波長との中間の距離だけ隔離されていることができる。上記切替え手段はアンテ ナダイバシティ手段により動作するPINダイオードを有するであろう。 本発明によるプリントアンテナは低価格、全方向性、コンパクトで、送信機回 路及び受信機回路の組立てと共に集積化することができ、また端供給とされ、そ れによりバランの必要を回避する。 本発明の３つ目の態様によれば、１つの出力を持つ送信機と；１つの入力を持 つ受信機と；本発明のプリントアンテナと；上記出力及び上記入力を上記プリン トアンテナに結合する手段と；を有するトランシーバが提供される。 本発明の４つ目の態様によれば、１つの出力を持つ送信機と；１つの入力を持 つ受信機と；本発明による１個目及び２個目のプリントアンテナと切替え手段と の組合せと；上記出力及び上記入力を上記１個目及び２個目のプリントアンテナ に結合する手段と；上記切替え手段を起動させるための手段と；を有するトラン シーバが提供される。 〔図面の簡単な説明〕 次に、実施例により、また添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。 茲で該添付の図面は： 図１が、下垂線(drooping wire)ダイポールを持つプリントアンテナの１つ目 の実施例を図式的に説明する図であり、 図２が、図１のII−II線の断面図であり、 図３が、トランシーバの概略ブロック図であり、 図４が、プリントされたスリーブダイポールを持つところの、本発明によるプ リントアンテナの２つ目の実施例を図式的に説明する図であり、 図５が、図１に示す型の２個のプリントアンテナ、及びそれと共にそれらのア ンテナの一方と他方との間を切り替えるPINダイオードを有するアンテナダイバ シティ装置の概略図であり、 図６が、図５に示すアンテナダイバシティ装置を持つトランシーバの概略ブロ ック図である。 これらの図面中では、対応する性質を指すのには、同一の引用番号が用いられ ている。 〔本発明の実行形態〕 図１及び図２に示すように、プリントアンテナは基板10を含み該基板は例えば デュロイド(Duroid)又はFR4ガラス繊維でできている。基板10の一方の側には１ 番目の細長い端供給(end-fed)金属ダイポール12が設けられている。使用すると きには、このダイポールは垂直に置かれて、当面関心のある周波数（又は中心周 波数）の４分の１の波長にほぼ対応する長さを持つ上部が該ダイポールの有効部 分となるよう意図されている。細長いダイポールはマイクロストリップとして形 成される。 基板10の反対の側にはやはりマイクロストリップとして形成された接地平面14 及びマイクロストリップ状の第１及び第２エレメント16，17を含む２番目のダイ ポールがあり、該第１，第２エレメント16，17は上記１番目のダイポールエレメ ントの自由端からほぼ1/4波長に対応する距離に在ってそれから離れる方向に延 び、接地平面14に接続している。第１及び第２エレメント16，17の各々は、当面 関心のある周波数（又は中心周波数）の４分の１の波長にほぼ対応する長さを持 つ。また第１，第２エレメント16，17は上記１番目のダイポールエレメントの縦 軸に対し傾斜しており、それは実際上の考慮から10°ないし45°の範囲が好適で あって、６GHzで動作するときは30°が好結果を与えることが分かっている。無 線周波数という観点から１番目のダイポールエレメント12及び２番目のエレメン ト16，17は、２つのダイポールの間に低インピーダンス、すなわち供給(feed)ラ インのインピーダンスにマッチするインピーダンス、典型的には50オームの電気 的接合を持つ２分の１波長のアンテナを形成する。接地平面14の幅は小さくして 、フィードが第１及び第２エレメント16，17の収束点(point of convergence)に おける中央フィード点に達することができるようにする。接地平面14の幅を小さ くすることはマイクロストリップのインピーダンスに対し僅かの効果がある。イ ンピーダンスは上記１番目のダイポールエレメント12の幅を変えることにより正 しい値に戻すことができる。 このアンテナによる実験の結果は、第１及び第２エレメント16，17が、アンテ ナの方向性の要求に合致する古典的なドーナッツ形のパターンを持つプリントア ンテナを提供するのに十分である、ということを示している。水平面の周りのア ンテナのパターンは２dBより少ない変動をする。垂直面内のパターンのピークは 方位(azimuth)の上方20°ないし30°の間にある。端供給によってプリントアン テナは輻射パターンの歪みを最小にする。 図３に示すように、トランシーバ20は図１及び図２に示す型のプリントアンテ ナ18を含み、該プリントアンテナ18は端供給点によりディプレクサ(diplexer)22 に接続し、該ディプレクサ22は受信機24に結合する出力23を持ち、該受信機24は 出力トランスデューサ25に接続する。またディプレクサ22は送信機28に接続する 入力26を持ち、該送信機28にはマイクロフォン27が接続する。マイクロ制御器29 は受信機及び送信機の動作を制御する。 図４はプリントアンテナの２つ目の実施例を示すもので、その特徴のうちの或 るものは図１及び図２に示す１番目の実施例と同じであるから、説明を繰り返さ ない。この実施例では１番目のダイポールエレメント12へのフィード30は、該エ レメントそのものより幅が狭い。第１及び第２エレメント16，17を含む２番目の ダイポールエレメントへのフィードはフィード30と同じ幅で、従って図４では見 えていない。この２番目の実施例における第１及び第２エレメント16，17は、そ れへのフィードと平行に、しかしそれとは重ならないように下方に延びている。 更に詳しく云えば、上記１番目及び２番目のダイポールへのフィードは、基板10 のそれぞれの側に配置した２つの幅の等しいプリント導体から成るところの並列 ストリップ伝送ラインから成る。フィードラインの１つはアンテナの中心で並列 エレメント16，17に接続している。もう１つのフィードライン、すなわちフィー ド30は回路の反対の側で上側のダイポールエレメントを形成するように延びる。 対称のために上側の１番目のダイポールエレメント12はそのフィード30より大き く、第１及び第２エレメント16，17間の全距離に等しい幅を持つ。このフィード 構造の全体としては図１及び図２に示すものより幅が狭い。 図４に示すアンテナを、図３に示すトランシーバのアンテナ18の代わりにする ことができる。 図５に示すアンテナダイバシティ装置は、図１及び図２に示す型の２個のプリ ントアンテナを含む。参照の便宜のために、その２個目のアンテナのダイポール エレメントには引用番号として12',16',17'を付する。それらのアンテナは、１ 番目のダイポールエレメント12，12'が、当面関心のある周波数（又は中心周波 数）の２分の１の波長にほぼ対応する距離だけ離れるように、基板10上に置かれ る。これら２つのダイポールエレメントのフィードラインはダイポールと同じ幅 であって、50オームラインを含む。共通のフィード点32がこのラインのほぼ中点 に設けられる。２番目のダイポールの第１，第２エレメント16，17及び16',17' は、基板10の反対側の面にある。PINダイオード34，36が上記１番目のダイポー ルエレメント12，12'のフィードラインに、それらの主要輻射領域からは離れた 場所で接続している。これらのPINダイオードはまた、それぞれの低域通過フィ ルタ38，40にも接続され、該低域通過フィルタ38，40は、端子46に結合する容量 性のスタブ42，44を含む。 茲には図示していないアンテナダイバシティ装置の一実施例では、１番目のダ イポールエレメント12，12'の距離が当面関心のある周波数（又は中心周波数） の４分の１の波長にほぼ等しくすると好結果が得られることが分かっている。波 長の４分の１と２分の１の中間の距離でも好結果が得られるであろう。 図６に示すトランシーバは、図５に示す２つのアンテナダイバシティ装置を含 み、そのフィード端子はディプレクサ50に接続する。送信機28がディプレクサ50 の入力に結合する。受信した信号用の出力51が、無線信号の強度(RSSI)を測定す る手段52に接続し、また出力トランスデューサ25を持つために無線受信機20に接 続する。測定されたRSSIはマイクロ制御器29に中継されて、該マイクロ制御器29 は、一方のダイポール上の受信した信号強度が落ちていると判定したら、PINダ イオード34，36のエネルギー付与(energisation)を反転して、現在活性化してい るアンテナを大地に短絡し、もう１つの不活性のアンテナエレメントを可動状態 にして、信号強度を測定するようにする。もしそのRSSIが以前に選定されていた アンテナから受信したRSSIより大きいならば、新しい方のアンテナをそのまま選 定して置く。しかしそうでなかったならば、切り替えサイクルは逆転して以前に 活性だったアンテナがディプレクサ50に接続される。 この開示を読むことにより当業者にとって他の変形も明らかであろう。そのよ うな変形はプリントアンテナ及びそのコンポネント部品の設計、製造及び使用に 関して既知の特徴、並びに茲に既述の特徴に代替し又は付加して使用できる特徴 を包含するであろう。本出願においては請求項はそれらの特徴の特定の組合せと して形成されているが、本出願の開示の範囲は、明示的であるか陰伏的であるか 又はその任意の一般化であるかを問わず、また本出願の任意の請求項に記載のも のと同一発明であるか否かを問わず、更にまた任意の又はすべての本発明がなし たと同じ技術的問題点を軽減したか否かを問わず、茲に開示された任意の新規の 特徴又はそれらの特徴の新規の組合せをも含むと理解すべきである。出願人は、 本出願或いはそれから導出される任意の他の出願の手続進行中に新しい請求項が それらの特徴及びそれらの特徴の組合せのいずれか一方又は双方から形成される こともあり得る旨を茲に注意喚起する。 〔産業上の利用分野〕 UHF及び極超短波周波数で動作する携帯形通信機器に適応するコンパクトな端 供給アンテナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．不伝導性の基板の一方の側に設けられた１番目の細長い端供給ダイポールエ レメントと、該基板のもう一方の側に設けられた２番目のダイポールエレメント とを有して成り、 該２番目のダイポールは、上記基板を通り抜けて眺めた場合に上記１番目の ダイポールエレメントの縦軸の両側にそれぞれ置かれた第１及び第２の細長いエ レメントを有し、且つ１番目のダイポールエレメントのフィード部分と同じ広が りを持つ接地平面を有し、 上記接地平面は上記第１及び第２のエレメントに接続している ことを特徴とするプリントアンテナ。 ２．請求項１に記載のプリントアンテナにおいて、上記接地平面は、上記１番目 のダイポールエレメントの自由端から当面関心のある周波数（又は中心周波数） の４分の１の波長にほぼ対応する距離のところで、上記第１及び第２のエレメン トに接続していること、及び、上記第１及び第２のエレメントの長さは上記の距 離にほぼ対応していることを特徴とするプリントアンテナ。 ３．請求項１又は２に記載のプリントアンテナにおいて、上記第１及び第２のエ レメントは、互いに平行であることを特徴とするプリントアンテナ。 ４．請求項１又は２に記載のプリントアンテナにおいて、上記第１及び第２のエ レメントは、10度と45度との間の角度で上記１番目のダイポールエレメントに対 して傾斜していることを特徴とするプリントアンテナ。 ５．並列に配置された１個目及び２個目のプリントアンテナのうちの予め定めら れた一方を短絡するための、該１個目及び２個目のプリントアンテナと切替え手 段との組合せにおいて、 上記１個目及び２個目のプリントアンテナの各々は、不伝導性の基板の一方 の側に設けられた１番目の細長い端供給ダイポールエレメントと、該基板のもう 一方の側に設けられた２番目のダイポールエレメントとを有して成り； 該２番目のダイポールは、上記基板を通り抜けて眺めた場合に上記１番目の ダイポールエレメントの縦軸の両側にそれぞれ置かれた第１及び第２の細長い エレメントを有し、且つ１番目のダイポールエレメントのフィード部分と同じ広 がりを持つ接地平面を有し； 上記接地平面は上記第１及び第２のエレメントに接続している； ことを特徴とする１個目及び２個目のプリントアンテナと切替え手段との組合 せ。 ６．請求項５に記載の組合せにおいて、上記１個目及び２個目のプリントアンテ ナの上記１番目の細長いダイポールエレメントは、当面関心のある周波数（又中 心周波数）のほぼ４分の１の波長とほぼ２分の１の波長との中間の距離だけ間隔 を置いてあることを特徴とする１個目及び２個目のプリントアンテナと切替え手 段との組合せ。 ７．請求項５又は６に記載の組合せにおいて、上記１個目及び２個目のプリント アンテナの各々の接地平面は、上記１番目のダイポールエレメントの自由端から 当面関心のある周波数（又は中心周波数）の４分の１の波長にほぼ対応する距離 のところで、上記第１及び第２のエレメントに接続していること、及び、上記第 １及び第２のエレメントの長さは上記の距離にほぼ対応していることを特徴とす る１個目及び２個目のプリントアンテナと切替え手段との組合せ。 ８．請求項５ないし７のうちのいずれか１項に記載の組合せにおいて、上記第１ 及び第２のエレメントは、10度と45度との間の角度で上記１番目のダイポールエ レメントに対して傾斜していることを特徴とする１個目及び２個目のプリントア ンテナと切替え手段との組合せ。 ９．１つの出力を持つ送信機と；１つの入力を持つ受信機と；請求項１ないし４ のうちのいずれか１項に記載のプリントアンテナと；上記出力及び上記入力を上 記プリントアンテナに結合する手段と；を有することを特徴とするトランシーバ 。 10．１つの出力を持つ送信機と；１つの入力を持つ受信機と；請求項５ないし８ のうちのいずれか１項に記載の１個目及び２個目のプリントアンテナと切替え手 段との組合せと；上記出力及び上記入力を上記１個目及び２個目のプリントアン テナに結合する手段と；上記切替え手段を起動させるための手段と；を有するこ とを特徴とするトランシーバ。