TW201937809A - 天線裝置及無線通訊裝置 - Google Patents

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TW201937809A
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秋元晋平
西本研悟
西岡泰弘
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日商三菱電機股份有限公司
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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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Abstract

以包括：一端與方向性耦合器(23)的第4端子(23d)相連接的第1移相器(24)；一端與方向性耦合器(23)的第1端子(23a)相連接的第2移相器(25)；一端與方向性耦合器(23)的第2端子(23b)相連接的第3移相器(26)；一端與第2移相器(25)的另一端相連接，且另一端與第1輸出入端子(11)相連接的第1整合電路(27)；及一端與第3移相器(26)的另一端相連接，且另一端與第2輸出入端子(12)相連接的第2整合電路(28)的方式，構成天線裝置(4)。

Description

天線裝置及無線通訊裝置
本發明係關於包括：第1放射元件、及第2放射元件的天線裝置、及包括天線裝置的無線通訊裝置者。
在以下之專利文獻1中係揭示放射右旋圓形極化波或左旋圓形極化波的圓形極化波切換形天線。
該圓形極化波切換形天線係包括以下構成要素(1)~(4)。
(1)具有2個饋電點，而且放射彼此正交的2個直線極化波的放射元件
(2)一端與放射元件中的一方饋電點相連接，將訊號的相位以0度或180度移相的第1移相器
(3)一端與放射元件中的另一方饋電點相連接，將訊號的相位以0度或180度移相的第2移相器
(4)將輸入訊號分配為相位差為90度的2個訊號，將所分配的一方訊號輸出至第1移相器，且將所分配的另一方訊號輸出至第2移相器的90°混合電路
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕 日本特開2000-223942號公報
在習知之圓形極化波切換形天線中，假想刪除(1)的放射元件、及(2)的第1移相器，而追加第1放射元件與第2放射元件的天線裝置。
在所假想的天線裝置中，形成為第1放射元件與90°混合電路的第1輸出端子相連接，且第2放射元件透過第2移相器而與90°混合電路的第2輸出端子相連接者。
在所假想的天線裝置中，若切換第2移相器的移相量，可作為4分支的分集式天線來發揮功能。
但是，在所假想的天線裝置中，第1放射元件與第2放射元件的間隔狹窄，例如，若間隔為動作頻率的波長的2分之1以下，第1放射元件與第2放射元件之間的相互耦合變強。因第1放射元件與第2放射元件之間的相互耦合變強，由第1放射元件被放射的大多訊號被入射至第2放射元件。由第1放射元件被放射的大多訊號被入射至第2放射元件，因而有訊號的反射變大的課題。
本發明係為了解決如上所述之課題而完成者，目的在獲得即使在2個放射元件之間隔狹窄的情形下，亦可抑制訊號反射的天線裝置。
此外，本發明之目的在獲得包括可抑制訊號反射的天線裝置的無線通訊裝置。
本發明之天線裝置係包括：若由第1端子或第2端子被輸入訊號，分配訊號，將所分配的一方訊號輸出至第3端子，並且將所分配的另一方訊號輸出至第4端子的方向性耦合器；與第3端子相連接的第1放射元件；一端與第4端子相連接的第1移相器；與第1移相器的另一端相連接的第2放射元件；一端與第1端子相連接的第2移相器；一端與第2端子相連接的第3移相器；一端與第2移相器的另一端相連接，且另一端與第1輸出入端子相連接的第1整合電路；及一端與第3移相器的另一端相連接，且另一端與第2輸出入端子相連接的第2整合電 路。
藉由本發明，以包括：一端與方向性耦合器的第4端子相連接的第1移相器；一端與方向性耦合器的第1端子相連接的第2移相器；一端與方向性耦合器的第2端子相連接的第3移相器；一端與第2移相器的另一端相連接，且另一端與第1輸出入端子相連接的第1整合電路；及一端與第3移相器的另一端相連接，且另一端與第2輸出入端子相連接的第2整合電路的方式，構成天線裝置。因此，本發明之天線裝置係即使在2個放射元件之間隔狹窄的情形下，亦可抑制訊號反射。
1‧‧‧送訊機
2‧‧‧收訊機
3‧‧‧收送切換開關
4‧‧‧天線裝置
11‧‧‧第1輸出入端子
12‧‧‧第2輸出入端子
21‧‧‧第1放射元件
22‧‧‧第2放射元件
23‧‧‧方向性耦合器
23a‧‧‧第1端子
23b‧‧‧第2端子
23c‧‧‧第3端子
23d‧‧‧第4端子
24‧‧‧第1移相器
25‧‧‧第2移相器
26‧‧‧第3移相器
27‧‧‧第1整合電路
28‧‧‧第2整合電路
31、32‧‧‧開關
33‧‧‧線路
34‧‧‧迂回線路
40‧‧‧地板
41、42‧‧‧逆F型天線
51‧‧‧第3整合電路
52‧‧‧第4整合電路
60‧‧‧方向性耦合器
61‧‧‧第1集中常數元件
62‧‧‧第2集中常數元件
63‧‧‧第3集中常數元件
64‧‧‧第4集中常數元件
65‧‧‧第5集中常數元件
66‧‧‧第6集中常數元件
67‧‧‧第7集中常數元件
68‧‧‧第8集中常數元件
69‧‧‧第9集中常數元件
70‧‧‧第10集中常數元件
71‧‧‧第11集中常數元件
72‧‧‧第12集中常數元件
〔圖1〕 係顯示包括藉由實施形態1所得之天線裝置4的無線通訊裝置的構成圖。
〔圖2〕 係顯示藉由實施形態1所得之天線裝置4的構成圖。
〔圖3〕 係顯示第1移相器24、第2移相器25及第3移相器26的構成圖。
〔圖4〕 係顯示2個分集式模式、4個分支、第1至第3移相器的移相量、饋電點、第1放射元件21的激振相位與第2放射元件22的激振相位的相位差的關係的說明圖。
〔圖5〕 係顯示由第1輸出入端子11對第2輸出入端子12的耦合的說明圖。
〔圖6〕 係顯示第1輸出入端子11中的送訊訊號的反射的說明圖。
〔圖7〕 係顯示2元件天線陣列的說明圖。
〔圖8〕 圖8A係顯示S參數的史密斯圖，圖8B係顯示振幅的頻率特性的說明圖。
〔圖9〕 圖9A係顯示為模式(1)時的S參數的史密斯圖，圖9B係顯示為模式(2)時的S參數的史密斯圖。
〔圖10〕 圖10A係顯示為模式(1)時的S參數的史密斯圖，圖10B係顯示為模式(2)時的S參數的史密斯圖。
〔圖11〕 圖11A係顯示為模式(1)時的S參數的史密斯圖，圖11B係顯示為模式(2)時的S參數的史密斯圖。
〔圖12〕 係顯示模式(1)的分支(1)，饋電點為第1輸出入端子11時的放射圖案的模擬結果的說明圖。
〔圖13〕 係顯示模式(1)的分支(2)，饋電點為第2輸出入端子12時的放射圖案的模擬結果的說明圖。
〔圖14〕 係顯示模式(2)的分支(3)，饋電點為第1輸出入端子11時的放射圖案的模擬結果的說明圖。
〔圖15〕 係顯示模式(2)的分支(4)，饋電點為第2輸出入端子12時的放射圖案的模擬結果的說明圖。
〔圖16〕 係顯示分支(1)~(4)之間的相關係數的模擬結果的說明圖。
〔圖17〕 係顯示藉由實施形態1所得之其他天線裝置4的構成圖。
〔圖18〕 係顯示藉由實施形態2所得之天線裝置4的構成圖。
〔圖19〕 係顯示分支線形的90°混合電路的構成圖。
〔圖20〕 係顯示包含電容器及電感器的方向性耦合器60的構成圖
〔圖21〕 係顯示全部包括4個電容器的方向性耦合器60的構成圖。
以下為更加詳細說明本發明，按照所附圖示，說明用以實施本發明的形態。
實施形態1.
圖1係顯示包括藉由實施形態1所得之天線裝置4的無線通訊裝置的構成圖。
在圖1中，送訊機1係將送訊訊號輸出至收送切換開關3的通訊機器。
收訊機2係實施由收送切換開關3被輸出的收訊訊號的收訊處理的通訊機器。
收送切換開關3係將由送訊機1被輸出的送訊訊號輸出至天線裝置4的第1輸出入端子11或第2輸出入端子12，將由第1輸出入端子11或第2輸出入端子12被輸出的收訊訊號輸出至收訊機2。
天線裝置4係具有第1輸出入端子11及第2輸出入端子12。
天線裝置4係使用2個天線，作為4分支的分集式天線來發揮功能。
第1輸出入端子11係用以輸入由收送切換開關3被輸出的送訊訊號、或將天線裝置4的收訊訊號輸出至收送切換開關3的端子。
第2輸出入端子12係用以輸入由收送切換開關3被輸出的送訊訊號、或將天線裝置4的收訊訊號輸出至收送切換開關3的端子。
圖2係顯示藉由實施形態1所得之天線裝置4的構成圖。
在圖2中，第1放射元件21係與方向性耦合器23的第3端子23c相連接的天線。
第2放射元件22係與第1移相器24相連接的天線。
方向性耦合器23係例如分支線形的方向性耦合器，具有：第1端子23a、第2端子23b、第3端子23c、及第4端子23d。
第1端子23a係與第2移相器25的一端相連接。
第2端子23b係與第3移相器26的一端相連接。
第3端子23c係與第1放射元件21相連接。
第4端子23d係與第1移相器24的一端相連接。
方向性耦合器23係以分支線形的方向性耦合器或鼠競形(rat-race type)的方向性耦合器等予以實現。
方向性耦合器23係若例如由第1端子23a或第2端子23b被輸入送訊訊號，將 送訊訊號分配為2個。
接著，方向性耦合器23係將所分配的一方送訊訊號輸出至第3端子23c，並且將所分配的另一方送訊訊號輸出至第4端子23d。
若由第1端子23a被輸入送訊訊號，對於所分配的一方送訊訊號之另一方送訊訊號的相位差為ψ度。
若由第2端子23b被輸入送訊訊號，對於所分配的另一方送訊訊號之一方送訊訊號的相位差為(π-ψ)度。
方向性耦合器23係例如若由第3端子23c或第4端子23d被輸入收訊訊號，將收訊訊號分配為2個。
接著，方向性耦合器23係將所分配的一方收訊訊號輸出至第1端子23a，並且將所分配的另一方收訊訊號輸出至第2端子23b。
若由第3端子23c被輸入收訊訊號，對於所分配的一方收訊訊號之另一方收訊訊號的相位差為(π-ψ)度。
若由第4端子23d被輸入收訊訊號，對於所分配的另一方收訊訊號之一方收訊訊號的相位差為ψ度。
在實施形態1中，係使用例如耦合度為√0.5(3dB)的方向性耦合器，作為方向性耦合器23。
第1移相器24係一端與第4端子23d相連接，另一端與第2放射元件22相連接。
第1移相器24係可將移相量切換成0度或θ度的移相器。
第1移相器24係若由第4端子23d被輸出送訊訊號，將送訊訊號的相位以0度或θ度移相，將已移相相位的送訊訊號輸出至第2放射元件22。
第1移相器24若由第2放射元件22被輸出收訊訊號，將收訊訊號的相位以0度或θ度移相，將已移相相位的收訊訊號輸出至第4端子23d。
第2移相器25係一端與第1端子23a相連接，另一端與第1整合電路27相連接。
第2移相器25係可將移相量切換成0度或2分之θ(以下表記為「θ/2」)度的移相器。
第2移相器25係若由第1整合電路27被輸出送訊訊號，將送訊訊號的相位以0度或θ/2度移相，將已移相相位的送訊訊號輸出至第1端子23a。
第2移相器25係若由第1端子23a被輸出收訊訊號，將收訊訊號的相位以0度或θ/2度移相，將已移相相位的收訊訊號輸出至第1整合電路27。
第3移相器26係一端與第2端子23b相連接，另一端與第2整合電路28相連接。
第3移相器26係可將移相量切換成0度或θ/2度的移相器。
第3移相器26係若由第2整合電路28被輸出送訊訊號，將送訊訊號的相位以0度或θ/2度移相，將已移相相位的送訊訊號輸出至第2端子23b。
第3移相器26係若由第2端子23b被輸出收訊訊號，將收訊訊號的相位以0度或θ/2度移相，將已移相相位的收訊訊號輸出至第2整合電路28。
第1整合電路27係一端與第2移相器25的另一端相連接，另一端與第1輸出入端子11相連接。
第1整合電路27係將由第1輸出入端子11觀看第2移相器25側的阻抗、及由第1輸出入端子11觀看收送切換開關3側的阻抗進行整合的電路。
第2整合電路28係一端與第3移相器26的另一端相連接，另一端與第2輸出入端子12相連接。
第2整合電路28係將由第2輸出入端子12觀看第3移相器26側的阻抗、及由第2輸出入端子12觀看收送切換開關3側的阻抗進行整合的電路。
在圖2中係顯示第1整合電路27及第2整合電路28的各個為包含3個集中常數 元件的Π型電路之例，但是並非為侷限於此者，亦可為包含2個以下的集中常數元件的Π型電路。
此外，第1整合電路27及第2整合電路28的各個亦可為例如包含3個以下的集中常數元件的T型電路。
圖3係顯示第1移相器24、第2移相器25及第3移相器26的構成圖。
第1移相器24、第2移相器25及第3移相器26的各個係可使用如圖3所示之開關線形移相器。
在圖3中，開關31及開關32的各個係以SPDT(Single-Pole Double-Throw)開關等予以實現。
線路33係將開關31與開關32之間相連接的線路。線路33係可忽略線路長般線路長為較短的線路。因此，線路33係形成為對通過線路33的訊號的相位不會造成影響者。
迂回線路34係具有相當於移相器的移相量的長度的線路。
若圖3所示之移相器為第1移相器24，迂回線路34係具有相當於移相量θ的長度。
若圖3所示之移相器為第1移相器24，開關31及開關32的各個係若移相量被設定為0度時，與線路33相連接。因開關31及開關32的各個與線路33相連接，第4端子23d與第2放射元件22相連接。
開關31及開關32的各個係若移相量被設定為θ度時，與迂回線路34相連接。因開關31及開關32的各個與迂回線路34相連接，第4端子23d與迂回線路34的一端相連接，而且，迂回線路34的另一端與第2放射元件22相連接。
此外，若圖3所示之移相器為第2移相器25，迂回線路34係具有相當於移相量θ/2的長度。
若圖3所示之移相器為第2移相器25，開關31及開關32的各個係若第2移相器 25的移相量被設定為0度時，與線路33相連接。因開關31及開關32的各個與線路33相連接，第1端子23a與第1整合電路27的一端相連接。
開關31及開關32的各個係若移相量被設定為2分之θ度時，與迂回線路34相連接。因開關31及開關32的各個與迂回線路34相連接，第1端子23a與迂回線路34的一端相連接，而且迂回線路34的另一端與第1整合電路27的一端相連接。
此外，若圖3所示之移相器為第3移相器26，迂回線路34係具有相當於移相量θ/2的長度。
若圖3所示之移相器為第3移相器26，開關31及開關32的各個係若移相量被設定為0度時，與線路33相連接。因開關31及開關32的各個與線路33相連接，第2端子23b與第2整合電路28的一端相連接。
開關31及開關32的各個係若第3移相器26的移相量被設定為2分之θ度時，與迂回線路34相連接。因開關31及開關32的各個與迂回線路34相連接，第2端子23b與迂回線路34的一端相連接，而且，迂回線路34的另一端與第2整合電路28的一端相連接。
其中，開關31及開關32的各個亦可為藉由未圖示之控制裝置予以操作者，亦可為藉由使用者手動予以操作者。
接著，說明圖1所示之無線通訊裝置的動作。
天線裝置4係藉由切換第1移相器24、第2移相器25及第3移相器26中各個的移相量，可作為4分支的分集式天線來發揮功能。
圖4係顯示2個分集式模式、4個分支、第1至第3移相器的移相量、饋電點、及第1放射元件21的激振相位與第2放射元件22的激振相位的相位差的關係的說明圖。
天線裝置4係具有第1輸出入端子11、及第2輸出入端子12，作為饋電點。
在分集式模式的模式(1)係包含分支(1)與分支(2)，在分集式模式的 模式(2)係包含分支(3)與分支(4)。
在此，無線通訊裝置使用天線裝置4作為送訊天線為例來進行說明，但是亦可藉由天線裝置4的可逆性，無線通訊裝置即使使用天線裝置4作為收訊天線，亦可得同樣效果，乃清楚可知。
送訊機1係將送訊訊號輸出至收送切換開關3。
收送切換開關3係若接受由送訊機1被輸出的送訊訊號，例如若天線裝置4的分集式模式被設定為模式(1)，且分支被設定為分支(1)，將送訊訊號輸出至第1輸出入端子11。
收送切換開關3係若天線裝置4的分集式模式被設定為模式(1)，且分支被設定為分支(2)，將送訊訊號輸出至第2輸出入端子12。
收送切換開關3係若天線裝置4的分集式模式被設定為模式(2)，且分支被設定為分支(3)，將送訊訊號輸出至第1輸出入端子11。
收送切換開關3係若天線裝置4的分集式模式被設定為模式(2)，且分支被設定為分支(4)，將送訊訊號輸出至第2輸出入端子12。
天線裝置4中的分集式模式及分支的各個係例如藉由未圖示之控制裝置予以設定、或藉由使用者所為之手動操作予以設定。
例如，藉由控制裝置，分支被設定為分支(1)或分支(3)，藉此由收送切換開關3被輸出至第1輸出入端子11的送訊訊號係透過第1整合電路27而到達至第2移相器25。
第2移相器25係如圖4所示，若為分支(1)，由於分集式模式為模式(1)，因此移相量被設定為θ/2度。
第2移相器25係如圖4所示，若為分支(3)，由於分集式模式為模式(2)，因此移相量被設定為0度。
因此，第2移相器25若為分支(1)，將送訊訊號的相位以θ/2度移相，將移 相θ/2度後的送訊訊號輸出至第1端子23a。
第2移相器25若為分支(3)，將送訊訊號的相位以0度移相，將移相0度後的送訊訊號輸出至第1端子23a。
例如，藉由控制裝置，分支被設定為分支(2)或分支(4)，藉此由收送切換開關3被輸出至第2輸出入端子12的送訊訊號係透過第2整合電路28而到達至第3移相器26。
第3移相器26係如圖4所示，若為分支(2)，由於分集式模式為模式(1)，因此移相量被設定為θ/2度。
第3移相器26係如圖4所示，若為分支(4)，由於分集式模式為模式(2)，因此移相量被設定為0度。
因此，第3移相器26若為分支(2)，將送訊訊號的相位以θ/2度移相，將移相θ/2度後的送訊訊號輸出至第2端子23b。
第3移相器26若為分支(4)，將送訊訊號的相位以0度移相，將移相0度後的送訊訊號輸出至第2端子23b。
方向性耦合器23係當分支為分支(1)或分支(3)時，若由第2移相器25，送訊訊號被輸出至第1端子23a時，由第1端子23a輸入送訊訊號，且將送訊訊號的電力二等分，藉此將送訊訊號分配為2個。
此時，方向性耦合器23係以相對於輸出至第3端子23c的送訊訊號之輸出至第4端子23d的送訊訊號的相位差成為ψ度的方式，將送訊訊號分配為2個。
方向性耦合器23係將所分配的一方送訊訊號輸出至第3端子23c，並且將所分配的另一方送訊訊號輸出至第4端子23d。
方向性耦合器23係當分支為分支(2)或分支(4)時，若由第3移相器26，送訊訊號被輸出至第2端子23b時，由第2端子23b輸入送訊訊號，且將送訊訊號的電力二等分，藉此將送訊訊號分配為2個。
此時，方向性耦合器23係以相對於輸出至第4端子23d的送訊訊號之輸出至第3端子23c的送訊訊號的相位差成為(π-ψ)度的方式，將送訊訊號分配為2個。
方向性耦合器23係將所分配的一方送訊訊號輸出至第3端子23c，並且將所分配的另一方送訊訊號輸出至第4端子23d。
由第3端子23c被輸出的送訊訊號係到達至第1放射元件21。
由第4端子23d被輸出的送訊訊號係到達至第1移相器24。
第1移相器24係如圖4所示，若分集式模式為模式(1)，移相量被設定為0度，若分集式模式為模式(2)，移相量被設定為θ度。
因此，第1移相器24係若分集式模式為模式(1)，將由第4端子23d被輸出的送訊訊號的相位以0度移相，將移相0度後的送訊訊號輸出至第2放射元件22。
第1移相器24係若分集式模式為模式(2)，將由第4端子23d被輸出的送訊訊號的相位以θ度移相，將移相θ度後的送訊訊號輸出至第2放射元件22。
第1放射元件21係將由第3端子23c被輸出的送訊訊號放射至空間。
第2放射元件22係將由第1移相器24被輸出的送訊訊號放射至空間。
分支為分支(1)時，若由第1輸出入端子11被輸入的送訊訊號的相位為0度，第1放射元件21的激振相位為θ/2度，第2放射元件22的激振相位係成為(θ/2+ψ)度。在此，為使說明簡單化，忽略通過第1整合電路27時的送訊訊號的相位的旋轉、及由第1端子23a通過第3端子23c時的送訊訊號的相位的旋轉。
因此，相對於第1放射元件21的激振相位之第2放射元件22的激振相位的差係成為ψ度。
分支為分支(2)時，若由第2輸出入端子12被輸入的送訊訊號的相位為0度，第1放射元件21的激振相位為(θ/2+(π-ψ))度，第2放射元件22的激振相位 係成為θ/2度。在此，為使說明簡單化，忽略通過第2整合電路28時的送訊訊號的相位的旋轉、及由第2端子23b通過第4端子23d時的送訊訊號的相位的旋轉。
因此，相對於第1放射元件21的激振相位之第2放射元件22的激振相位的差係成為-(π-ψ)度。
分支為分支(3)時，若由第1輸出入端子11被輸入的送訊訊號的相位為0度，第1放射元件21的激振相位為0度，第2放射元件22的激振相位係成為(ψ+θ)度。
因此，相對於第1放射元件21的激振相位之第2放射元件22的激振相位的差係成為(ψ+θ)度。
分支為分支(4)時，若由第2輸出入端子12被輸入的送訊訊號的相位為0度，第1放射元件21的激振相位為(π-ψ)度，第2放射元件22的激振相位係成為θ度。
因此，相對於第1放射元件21的激振相位之第2放射元件22的激振相位的差係成為(-(π-ψ)+θ)度。
因此，天線裝置4係藉由第1移相器24、第2移相器25及第3移相器26中各個的移相量被切換成圖4所示，可形成4個不同的放射圖案。
在此，若第1放射元件21與第2放射元件22的間隔狹窄，第1放射元件21與第2放射元件22的相互耦合變高。
若在第1放射元件21的訊號反射為0、在第2放射元件22的訊號反射為0，以由第1輸出入端子11對第2輸出入端子12的耦合而言，考慮如圖5所示，通過路徑R1的送訊訊號、與通過路徑R2的送訊訊號的耦合。
圖5係顯示由第1輸出入端子11對第2輸出入端子12的耦合的說明圖。
路徑R1係由第1輸出入端子11被輸入的送訊訊號通過第1整合電路27、第2移相器25、方向性耦合器23、第1放射元件21、第2放射元件22、第1移相器24、方 向性耦合器23、第3移相器26、第2整合電路28而到達至第2輸出入端子12的路徑。
路徑R2係由第1輸出入端子11被輸入的送訊訊號通過第1整合電路27、第2移相器25、方向性耦合器23、第1移相器24、第2放射元件22、第1放射元件21、方向性耦合器23、第3移相器26、第2整合電路28而到達至第2輸出入端子12的路徑。
在分支(1)中，第1移相器24的移相量為0度、第2移相器25的移相量為θ/2度。
因此，若由第1輸出入端子11被輸入的送訊訊號的相位為0度，在方向性耦合器23的第2端子23b中，通過路徑R1的送訊訊號的相位為θ/2度。
此外，在第2端子23b中，通過路徑R2的送訊訊號的相位為θ/2+ψ+(π-ψ)=(θ/2+π)度。
在第2端子23b中，通過路徑R1的送訊訊號的相位、與通過路徑R2的送訊訊號的相位的相位差成為π。
因此，通過路徑R1的送訊訊號、與通過路徑R2的送訊訊號在第2端子23b中，成為等振幅而且逆相，由於被相抵，因此由第1輸出入端子11對第2輸出入端子12的耦合被減低。
分支為分支(2)時，由第2輸出入端子12對第1輸出入端子11的耦合雖未圖示，但是與分支(1)同樣地，送訊訊號的路徑有2個。在此，將2個路徑形成為路徑R3及路徑R4。
路徑R3係由第2輸出入端子12被輸入的送訊訊號通過第2整合電路28、第3移相器26、方向性耦合器23、第1移相器24、第2放射元件22、第1放射元件21、方向性耦合器23、第2移相器25、第1整合電路27而到達至第1輸出入端子11的路徑。
路徑R4係由第2輸出入端子12被輸入的送訊訊號通過第2整合電路28、第3移相器26、方向性耦合器23、第1放射元件21、第2放射元件22、第1移相器24、方向性耦合器23、第2移相器25、第1整合電路27而到達至第1輸出入端子11的路徑。
在分支(2)中，第1移相器24的移相量為0度、第3移相器26的移相量為θ/2度。
因此，若由第2輸出入端子12被輸入的送訊訊號的相位為0度，在方向性耦合器23的第1端子23a中，通過路徑R3的送訊訊號的相位為θ/2度。
此外，在第1端子23a中，通過路徑R4的送訊訊號的相位為θ/2+(π-ψ)+ψ=(θ/2+π)度。
在第1端子23a中，通過路徑R3的送訊訊號的相位、與通過路徑R4的送訊訊號的相位的相位差成為π。
因此，通過路徑R3的送訊訊號、與通過路徑R4的送訊訊號係在第1端子23a中，形成為等振幅而且逆相，由於被相抵，因此由第2輸出入端子12對第1輸出入端子11的耦合被減低。
在天線裝置4中，係構裝第1整合電路27及第2整合電路28，因此可抑制在第1輸出入端子11及第2輸出入端子12的訊號反射。
假想在圖2所示之天線裝置4中，未構裝有第1整合電路27及第2整合電路28的天線裝置。
在所假想的天線裝置中，在第1放射元件21的訊號反射為0、在第2放射元件22的訊號反射為0。
所假想的天線裝置係當為分支(1)或分支(3)時，如圖6所示，在第1輸出入端子11中，發生通過路徑R5的送訊訊號的反射、及通過路徑R6的送訊訊號的反射。
圖6係顯示第1輸出入端子11中的送訊訊號的反射的說明圖。
路徑R5係由第1輸出入端子11被輸入的送訊訊號通過第2移相器25、方向性耦合器23、第1放射元件21、第2放射元件22、第1移相器24、方向性耦合器23、第2移相器25而到達至第1輸出入端子11的路徑。
路徑R6係由第1輸出入端子11被輸入的送訊訊號通過第2移相器25、方向性耦合器23、第1移相器24、第2放射元件22、第1放射元件21、方向性耦合器23、第2移相器25而到達至第1輸出入端子11的路徑。
圖2所示之天線裝置4係構裝第1整合電路27及第2整合電路28。
第1整合電路27係取得由第1輸出入端子11觀看第2移相器25側的阻抗、與由第1輸出入端子11觀看收送切換開關3側的阻抗的整合。
因此，在圖2所示之天線裝置4中，藉由第1整合電路27的作用，抑制為分支(1)或分支(3)之時，通過路徑R5的送訊訊號的反射、與通過路徑R6的送訊訊號的反射。
第2整合電路28係取得由第2輸出入端子12觀看第3移相器26側的阻抗、與由第2輸出入端子12觀看收送切換開關3側的阻抗的整合。
因此，在圖2所示之天線裝置4中，藉由第2整合電路28的作用，抑制為分支(2)或分支(4)之時，在第2輸出入端子12的訊號反射。
假想在圖2所示之天線裝置4中，未包括第2移相器25及第3移相器26的天線裝置。
在所假想的天線裝置中，為模式(1)時的反射相位比為模式(2)時的反射相位小θ。所假想的天線裝置係即使未包括第2移相器25及第3移相器26，為模式(1)時的反射振幅、與為模式(2)時的反射振幅係成為相同。
圖2所示之天線裝置4係包括：第2移相器25及第3移相器26，俾以使在模式(1)的反射相位與在模式(2)的反射相位成為相同。
第2移相器25及第3移相器26中各個的移相量係在模式(1)之時的移相量、與模式(2)之時的移相量被改變。
模式(1)之時的移相量為θ/2，模式(2)之時的移相量為0。
圖2所示之天線裝置4係在模式(1)的反射相位與在模式(2)的反射相位 相同，因此即使為模式(1)或模式(2)之任一者，亦可使用第1整合電路27及第2整合電路28的各個。
在此，以圖7所示之2元件天線陣列為例，考察圖2所示之天線裝置4的有效性。
一般而言，已知若2個放射元件之間的距離成為送訊訊號的波長的2分之1以下的距離，2個輸出入端子間的相互耦合變高，天線裝置變得未有效動作。在此，說明即使第1放射元件21與第2放射元件22之間的距離為送訊訊號的波長的2分之1以下的距離，圖2所示之天線裝置4亦有效動作。
在圖7所示之2元件天線陣列中，係在方形地板40之上分別設置有2個逆F型天線41、42。
在圖7中，λ c係送訊訊號的頻率(動作頻率)fc中的自由空間波長。
圖8係顯示圖7所示之2元件天線陣列中的S參數的模擬結果的說明圖。S參數的模擬係例如藉由電腦進行。
圖8A係顯示S參數的史密斯圖，圖8B係顯示振幅的頻率特性的說明圖。在圖8B中，頻率以動作頻率fc予以規格化。
在圖7之例中，逆F型天線41與逆F型天線42之間的距離為0.15λ c，比0.5λ c為更短。
由圖8B確認逆F型天線41與逆F型天線42之間的耦合|S21|在動作頻率fc中，為約-3dB，非常高。
接著，考察將圖7所示之2元件天線陣列適用在天線裝置的情形。
最初，考察在圖2所示之天線裝置4中，未構裝有：第2移相器25及第3移相器26、第1整合電路27及第2整合電路28的天線裝置。
在所考察的天線裝置中，使用逆F型天線41作為第1放射元件21，使用逆F型天線42作為第2放射元件22。
圖9係顯示由第1輸出入端子11及第2輸出入端子12的各個觀看逆F型天線41、42側時的S參數的模擬結果的說明圖。在S參數的模擬中，形成為θ=90°、ψ=-90°。
圖9A係顯示為模式(1)時的S參數的史密斯圖，圖9B係顯示為模式(2)時的S參數的史密斯圖。
如圖9A及圖9B所示，可知即使為模式(1)與模式(2)之任一者，逆F型天線41與逆F型天線42之間的耦合|S21|位於史密斯圖的中心，耦合十分低。
在動作頻率fc中，離史密斯圖的中心的距離係在模式(1)的S11、與在模式(2)的S11為相同，但是位置不同。同樣地，在動作頻率fc中，在模式(1)的S22離史密斯圖的中心的距離、與在模式(2)的S22離史密斯圖的中心的距離相同，但是位置不同。此意指在模式(1)與模式(2)中，振幅相同，但是相位不同。亦即，在模式(1)中所需的整合電路、與在模式(2)中所需的整合電路不同，意指在模式(1)與模式(2)中，必須構裝個別的整合電路。
因此，所考察的天線裝置係必須要有：模式(1)用的第1整合電路27及模式(1)用的第2整合電路28、與模式(2)用的第1整合電路27及模式(2)用的第2整合電路28。
接著，考察在圖2所示之天線裝置4中，構裝有第2移相器25及第3移相器26，但是未構裝有第1整合電路27及第2整合電路28的天線裝置。
在所考察的天線裝置中，使用逆F型天線41作為第1放射元件21，使用逆F型天線42作為第2放射元件22。
圖10係顯示由第1輸出入端子11及第2輸出入端子12的各個觀看逆F型天線41、42側時的S參數的模擬結果的說明圖。在S參數的模擬中，形成為θ=90°、ψ=-90°。
圖10A係顯示為模式(1)時的S參數的史密斯圖，圖10B係顯示為模式(2) 時的S參數的史密斯圖。
如圖10A及圖10B所示，可知即使為模式(1)與模式(2)之任一者，逆F型天線41與逆F型天線42之間的耦合|S21|位於史密斯圖的中心，耦合十分低。
在動作頻率fc中，藉由構裝第2移相器25及第3移相器26，在模式(1)的相位旋轉90°，在模式(1)的S11的位置、與在模式(2)的S11的位置相一致。此外，在模式(1)的S22的位置、與在模式(2)的S22的位置相一致。此意指可使在模式(1)中所需的整合電路、與在模式(2)中所需的整合電路共通化。
接著，考察構裝有第2移相器25及第3移相器26、及第1整合電路27及第2整合電路28的圖2所示之天線裝置4。
在圖2所示之天線裝置4中，使用逆F型天線41作為第1放射元件21，使用逆F型天線42作為第2放射元件22。
在圖2所示之天線裝置4中，係顯示使用3個集中常數元件的第1整合電路27。但是，此僅為一例，亦可為使用2個集中常數元件的第1整合電路27。
以2個集中常數元件而言，考慮例如在第2移相器25的另一端與第1輸出入端子11之間串聯連接的跳線元件、及一端與跳線元件的一端或另一端相連接，且另一端接地的並聯電容器。
此外，在圖2所示之天線裝置4中，係顯示使用3個集中常數元件的第2整合電路28。但是，此僅為一例，亦可為使用2個集中常數元件的第2整合電路28。
以2個集中常數元件而言，考慮例如在第3移相器26的另一端與第2輸出入端子12之間串聯連接的跳線元件、及一端與跳線元件的一端或另一端相連接，且另一端接地的並聯電容器。
圖11係顯示由第1輸出入端子11及第2輸出入端子12的各個觀看逆F型天線41、42側時的S參數的模擬結果的說明圖。在S參數的模擬中，形成為θ=90°、ψ=-90°。
圖11A係顯示為模式(1)時的S參數的史密斯圖，圖11B係顯示為模式(2)時的S參數的史密斯圖。
如圖11A及圖11B所示，可知即使為模式(1)與模式(2)之任一者，逆F型天線41與逆F型天線42之間的耦合|S21|均位於史密斯圖的中心，耦合十分低。
在動作頻率fc中，在模式(1)的S11的位置、與在模式(2)的S11的位置相一致。此外，可知在模式(1)的S11的位置、與在模式(2)的S11的位置係位於史密斯圖的大致中心，反射十分低。在動作頻率fc中，在模式(1)的S22的位置、與在模式(2)的S22的位置相一致。此外，可知在模式(1)的S22的位置、與在模式(2)的S22的位置係位於史密斯圖的大致中心，反射十分低。
圖2所示之天線裝置4中的第1整合電路27係對應模式(1)與模式(2)之雙方，第2整合電路28係對應模式(1)與模式(2)之雙方。
圖12至圖15係顯示在圖2所示之天線裝置4中，圖7所示之z-x面中的模式(1)(2)的放射圖案的模擬結果、及圖7所示之z-y面中的模式(1)(2)的放射圖案的模擬結果的說明圖。
圖12係顯示模式(1)的分支(1)，饋電點為第1輸出入端子11時的放射圖案的模擬結果。
圖13係顯示模式(1)的分支(2)，饋電點為第2輸出入端子12時的放射圖案的模擬結果。
圖14係顯示模式(2)的分支(3)，饋電點為第1輸出入端子11時的放射圖案的模擬結果。
圖15係顯示模式(2)的分支(4)，饋電點為第2輸出入端子12時的放射圖案的模擬結果。
若將圖12至圖15所示之模擬結果相比，可知在分支(1)~(4)中，放射 圖案互相不同。
圖16係顯示分支(1)~(4)之間的相關係數的模擬結果的說明圖。
第1放射元件21與第2放射元件22的相關係由第1放射元件21的放射圖案與第2放射元件22的放射圖案予以計算。
在圖16中，係顯示分支(1)與分支(2)之間的相關係數為0.0，分支(1)與分支(3)之間的相關係數為0.5，分支(1)與分支(4)之間的相關係數為0.5。
此外，在圖16中，係顯示分支(2)與分支(3)之間的相關係數為0.5，分支(2)與分支(4)之間的相關係數為0.5。
此外，在圖16中，係顯示分支(3)與分支(4)之間的相關係數為0.0。
若第1放射元件21的放射圖案與第2放射元件22的放射圖案相似，相關變高，若不相似，相關變低。
天線裝置係若第1放射元件21與第2放射元件22的相關係數為0.5以下，已知可得與相關係數為0時為大致同等的分集式性能。
由圖16可知，在圖2所示之天線裝置4中，分支(1)~(4)之間的相關係數為0.5以下。
以上實施形態1係以包括：一端與方向性耦合器23的第4端子23d相連接的第1移相器24；一端與方向性耦合器23的第1端子23a相連接的第2移相器25；一端與方向性耦合器23的第2端子23b相連接的第3移相器26；一端與第2移相器25的另一端相連接，且另一端與第1輸出入端子11相連接的第1整合電路27；及一端與第3移相器26的另一端相連接，且另一端與第2輸出入端子12相連接的第2整合電路28的方式，構成天線裝置。因此，實施形態1的天線裝置係即使在第1放射元件21與第2放射元件22的間隔狹窄的情形下，亦可抑制訊號反射。
在實施形態1中，第1放射元件21及第2放射元件22的各個形成為 逆F型天線者，考察天線裝置的有效性。
但是，第1放射元件21及第2放射元件22的各個並非侷限於逆F型天線者，亦可為反射較大的放射元件。
以第1放射元件21及第2放射元件22而言，例如若分別使用反射較大的放射元件時，天線裝置係如圖17所示，若包括：第3整合電路51、及第4整合電路52即可。
圖17係顯示藉由實施形態1所得之其他天線裝置4的構成圖。
在圖17中，與圖2相同的符號係表示相同或相當部分，因此省略說明。
第3整合電路51係一端與第3端子23c相連接，且另一端與第1放射元件21相連接。
第3整合電路51係將由第3端子23c觀看第1放射元件21側的阻抗、與由第3端子23c觀看方向性耦合器23側的阻抗進行整合的電路。
第4整合電路52係一端與第1移相器24的另一端相連接，且另一端與第2放射元件22相連接。
第4整合電路52係將由第1移相器24的另一端觀看第2放射元件22側的阻抗、與由第1移相器24的另一端觀看第1移相器24側的阻抗進行整合的電路。
第3整合電路51及第4整合電路52的各個係與圖2所示之第1整合電路27同樣地，亦可為包含3個以下的集中常數元件的Π型電路，亦可為包含3個以下的集中常數元件的T型電路。
圖2所示之天線裝置4係形成為分集式天線加以利用者來進行說明。圖2所示之天線裝置4係由於第1放射元件21與第2放射元件22之間的相關低，因此亦可作為MIMO(Multiple Input Multiple Output)用天線加以利用。
實施形態2.
實施形態1的天線裝置4係顯示方向性耦合器23為分支線形的方向性耦合器 之例。
在實施形態2中，說明方向性耦合器60為包含複數集中常數元件的90°混合電路的天線裝置4。
圖18係顯示藉由實施形態2所得之天線裝置4的構成圖。
在圖18中，與圖2相同的符號係表示相同或相當部分，因此省略說明。
方向性耦合器60係具有與圖2所示之方向性耦合器23相同的功能的電路。
方向性耦合器60係包含第1~第12集中常數元件的90°混合電路。
第1集中常數元件61係一端與第1端子23a相連接，另一端與第2端子23b相連接。
第2集中常數元件62係一端與第1集中常數元件61的一端相連接，另一端接地。
第3集中常數元件63係一端與第1集中常數元件61的另一端相連接，另一端接地。
第1集中常數元件61、第2集中常數元件62及第3集中常數元件63係構成第1Π型電路。
第4集中常數元件64係一端與第1端子23a相連接，另一端與第3端子23c相連接。
第5集中常數元件65係一端與第4集中常數元件64的一端相連接，另一端接地。
第6集中常數元件66係一端與第4集中常數元件64的另一端相連接，另一端接地。
第4集中常數元件64、第5集中常數元件65及第6集中常數元件66係構成第2Π型電路。
第7集中常數元件67係一端與第3端子23c相連接，另一端與第4 端子23d相連接。
第8集中常數元件68係一端與第7集中常數元件67的一端相連接，另一端接地。
第9集中常數元件69係一端與第7集中常數元件67的另一端相連接，另一端接地。
第7集中常數元件67、第8集中常數元件68及第9集中常數元件69係構成第3Π型電路。
第10集中常數元件70係一端與第2端子23b相連接，另一端與第4端子23d相連接。
第11集中常數元件71係一端與第10集中常數元件70的一端相連接，另一端接地。
第12集中常數元件72係一端與第10集中常數元件70的另一端相連接，另一端接地。
第10集中常數元件70、第11集中常數元件71及第12集中常數元件72係構成第4Π型電路。
方向性耦合器60以外係與實施形態1相同，因此在此僅就方向性耦合器60加以說明。
例如，方向性耦合器係如圖19所示，形成為以分支線形的90°混合電路所形成者。
圖19係顯示分支線形的90°混合電路的構成圖。
分支線形的90°混合電路係由配列成大致正方形的環狀傳送線路所形成。
構成環狀傳送線路的4個傳送線路的各個係一邊長度為約λ g/4。λ g係在動作頻率fc的管內波長。
因此，分支線形的90°混合電路的一邊長度係若90°混合電路形成在基板 時，因構成基板的介電質所致之波長短縮，比自由空間波長λ c為更短。
4個傳送線路的各個係如圖18所示，可藉由置換成包含3個集中常數元件的Π型電路，而更加達成電路小型化。
第1Π型電路的特性導納Y1、第2Π型電路的特性導納Y2、第3Π型電路的特性導納Y3及第4Π型電路的特性導納Y4的各個係以下式(1)~(4)表示。
在式(1)~(4)中，G1係第1端子23a的負載電導，G2係第2端子23b的負載電導，G3係第3端子23c的負載電導，G4係第4端子23d的負載電導。
k係方向性耦合器60的耦合度。
第1Π型電路的電容C1、第2Π型電路的電容C2、第3Π型電路的電容C3及第4Π型電路的電容C4的各個係以下式(5)表示。
在式(5)中，ω c係動作頻率fc中的角頻率。
第1Π型電路的電感L1、第2Π型電路的電感L2、第3Π型電路的電感L3及第4Π型電路的電感L4的各個係以下式(6)表示。
因此，圖18所示之方向性耦合器60係可藉由將第1Π型電路、第2Π型電路、第3Π型電路及第4Π型電路中各個的電容器及電感器配置如圖20所示來構成。
圖20係顯示包含電容器及電感器的方向性耦合器60的構成圖。
但是，各個的Π型電路係如圖20所示，並非侷限於配置有2個電容器與電感器者。
例如，在圖20所示之方向性耦合器60中，全部包括8個電容器，但是亦可藉由將相鄰的2個電容器耦合，方向性耦合器60全部包括4個電容器。
圖21係顯示全部包括4個電容器的方向性耦合器60的構成圖。
在圖21所示之方向性耦合器60中，係包括：電容C12的電容器、電容C23的電容器、電容C34的電容器、及電容C41的電容器。
電容C12的電容器係圖20所示之電容C1的電容器(圖中為左側的電容器)、與圖20所示之電容C2的電容器(圖中為下側的電容器)相耦合的電容器。
電容C23的電容器係圖20所示之電容C2的電容器(圖中為上側的電容器)、與圖20所示之電容C3的電容器(圖中為左側的電容器)相耦合的電容器。
電容C34的電容器係圖20所示之電容C3的電容器(圖中為右側的電容器)、與圖20所示之電容C4的電容器(圖中為上側的電容器)相耦合的電容器。
電容C41的電容器係圖20所示之電容C4的電容器(圖中為下側的電容器)、與圖20所示之電容C1的電容器(圖中為右側的電容器)相耦合的電容器。
在此係顯示方向性耦合器60包括4個Π型電路之例，但是亦可取代各個的Π型電路，使用包含2個串聯電感器與1個並聯電容器的T型電路。
其中，本案發明係可在其發明之範圍內，進行各實施形態的自由組合、或各實施形態的任意構成要素的變形、或在各實施形態中任意構成要素的省略。
〔產業上可利用性〕
本發明係適於包括第1放射元件及第2放射元件的天線裝置。 此外，本發明係適於包括天線裝置的無線通訊裝置。

Claims (10)

  1. 一種天線裝置，其係包括：若由第1端子或第2端子被輸入訊號，分配前述訊號，將所分配的一方訊號輸出至第3端子，並且將所分配的另一方訊號輸出至第4端子的方向性耦合器；與前述第3端子相連接的第1放射元件；一端與前述第4端子相連接的第1移相器；與前述第1移相器的另一端相連接的第2放射元件；一端與前述第1端子相連接的第2移相器；一端與前述第2端子相連接的第3移相器；一端與前述第2移相器的另一端相連接，且另一端與第1輸出入端子相連接的第1整合電路；及一端與前述第3移相器的另一端相連接，且另一端與第2輸出入端子相連接的第2整合電路。
  2. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中，前述方向性耦合器係若由前述第1端子被輸入訊號，將相對於前述一方訊號之前述另一方訊號的相位差設為ψ度，若由前述第2端子被輸入訊號，將相對於前述另一方訊號之前述一方訊號的相位差設為(π-ψ)度，若前述第1移相器的移相量為0度，前述第2移相器及前述第3移相器中各個的移相量為2分之θ度，若前述第1移相器的移相量為θ度，前述第2移相器及第3移相器中各個的移相量為0度。
  3. 如申請專利範圍第2項之天線裝置，其中，前述第1移相器係包括：具有對應θ度的移相量的線路長的線路；及 若移相量為0度，將前述第4端子連接於前述第2放射元件，若移相量為θ度，將前述第4端子連接於前述線路的一端，而且，將前述線路的另一端連接於前述第2放射元件的開關。
  4. 如申請專利範圍第2項之天線裝置，其中，前述第2移相器係包括：具有對應2分之θ度的移相量的線路長的線路；及若移相量為0度，將前述第1端子連接於前述第1整合電路的一端，若移相量為2分之θ度，將前述第1端子連接於前述線路的一端，而且，將前述線路的另一端連接於前述第1整合電路的一端的開關。
  5. 如申請專利範圍第2項之天線裝置，其中，前述第3移相器係包括：具有對應2分之θ度的移相量的線路長的線路；及若移相量為0度，將前述第2端子連接於前述第2整合電路的一端，若移相量為2分之θ度，將前述第2端子連接於前述線路的一端，而且，將前述線路的另一端連接於前述第2整合電路的一端的開關。
  6. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中，前述方向性耦合器係分支線形的方向性耦合器。
  7. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中，前述方向性耦合器係包含複數集中常數元件的90°混合電路。
  8. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中，前述第1放射元件與前述第2放射元件之間的距離大於0，而且為由前述第1端子或前述第2端子所被輸入的訊號的波長的2分之1以下。
  9. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中，包括：一端與前述第3端子相連接，且另一端與前述第1放射元件相連接的第3整合 電路；及一端與前述第1移相器的另一端相連接，且另一端與前述第2放射元件相連接的第4整合電路。
  10. 一種無線通訊裝置，其係包括天線裝置的無線通訊裝置，其特徵為：前述天線裝置係包括：若由第1端子或第2端子被輸入訊號，分配前述訊號，將所分配的一方訊號輸出至第3端子，並且將所分配的另一方訊號輸出至第4端子的方向性耦合器；與前述第3端子相連接的第1放射元件；一端與前述第4端子相連接的第1移相器；與前述第1移相器的另一端相連接的第2放射元件；一端與前述第1端子相連接的第2移相器；一端與前述第2端子相連接的第3移相器；一端與前述第2移相器的另一端相連接，且另一端與第1輸出入端子相連接的第1整合電路；及一端與前述第3移相器的另一端相連接，且另一端與第2輸出入端子相連接的第2整合電路。
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