JP2003133848A - 電磁波を送受信する装置用のスイッチング装置 - Google Patents
電磁波を送受信する装置用のスイッチング装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/20—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
- H01Q21/205—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path providing an omnidirectional coverage
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/24—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
- H01Q3/242—Circumferential scanning
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
- H01Q13/085—Slot-line radiating ends
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、長手方向放射で波を送受信するプ
リントスロットアンテナ型の１台以上であるｎ台の手段
と、少なくとも一つのスロットラインに接続されたマイ
クロストリップライン型の励振手段とを含み、信号を送
受信する装置である。 【解決手段】 本発明による装置は、マイクロストリッ
プラインと少なくとも一つのスロットラインとの間のカ
ップリングを制御するスイッチング装置を含む。
リントスロットアンテナ型の１台以上であるｎ台の手段
と、少なくとも一つのスロットラインに接続されたマイ
クロストリップライン型の励振手段とを含み、信号を送
受信する装置である。 【解決手段】 本発明による装置は、マイクロストリッ
プラインと少なくとも一つのスロットラインとの間のカ
ップリングを制御するスイッチング装置を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、信号を送受信する
装置用のスイッチング装置に係り、特に、無線伝送の分
野で使用されるスイッチング装置に関する。
装置用のスイッチング装置に係り、特に、無線伝送の分
野で使用されるスイッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特に、家庭内の環境で使用される従来の
高スループット無線伝送システムにおいて、送信機によ
って送信された信号は、複数の別々のパスに沿って受信
機へ到達する。このため、受信機側では、送信信号にフ
ェージングと歪みを生じさせる可能性のある干渉が発生
し、その結果として、伝送されるべき情報が損失或いは
劣化する。この欠点を克服するため、ホーン型、反射型
若しくはアレイ型の指向性アンテナが一般的に使用され
る。これらのアンテナは、送受信に使用され、マルチパ
スに関連した劣化に効果があり、或いは、劣化を軽減し
得る。特に、指向性アンテナによって得られる利得とは
別に、指向性アンテナは、空間フィルタリングによっ
て、一方で、マルチパスの数を減少させ、その結果とし
て、フェージングの量を減少させ、他方で、同一周波数
帯域で動作している他のシステムとの干渉を低減させる
ことができる。
高スループット無線伝送システムにおいて、送信機によ
って送信された信号は、複数の別々のパスに沿って受信
機へ到達する。このため、受信機側では、送信信号にフ
ェージングと歪みを生じさせる可能性のある干渉が発生
し、その結果として、伝送されるべき情報が損失或いは
劣化する。この欠点を克服するため、ホーン型、反射型
若しくはアレイ型の指向性アンテナが一般的に使用され
る。これらのアンテナは、送受信に使用され、マルチパ
スに関連した劣化に効果があり、或いは、劣化を軽減し
得る。特に、指向性アンテナによって得られる利得とは
別に、指向性アンテナは、空間フィルタリングによっ
て、一方で、マルチパスの数を減少させ、その結果とし
て、フェージングの量を減少させ、他方で、同一周波数
帯域で動作している他のシステムとの干渉を低減させる
ことができる。
【０００３】指向性アンテナは、空間方位カバレッジ
（受信可能範囲）を広くすることができないので、本願
と同一出願人による仏国特許第００ １５７１５号明細
書には、ビバルディ型アンテナに基づく小形組立式アン
テナが提案されている。このアンテナは、ｎ個のビバル
ディ・アンテナ型印刷放射素子の同心円状配置（ｎは２
より大きい数）を含み、幾つかの指向性ビームを時間的
に順番に与えることができる。ビームの組によって空間
の３６０°全体（全方位）の範囲を受け持つことか可能
になる。
（受信可能範囲）を広くすることができないので、本願
と同一出願人による仏国特許第００ １５７１５号明細
書には、ビバルディ型アンテナに基づく小形組立式アン
テナが提案されている。このアンテナは、ｎ個のビバル
ディ・アンテナ型印刷放射素子の同心円状配置（ｎは２
より大きい数）を含み、幾つかの指向性ビームを時間的
に順番に与えることができる。ビームの組によって空間
の３６０°全体（全方位）の範囲を受け持つことか可能
になる。
【０００４】スイッチング動作は、アンテナ外部に取り
付けられたスイッチによって行われる。一般的に、この
スイッチは、電力加算／分配回路と組み合わされたダイ
オードと、少なくともｎ個のポートを具備した制御電子
部品とにより構成され、ｎ個の素子の中から一つ以上の
ビバルディ・アンテナを選択することが可能である。マ
ッチングに関して許容可能な性能を保証するため、屡
々、２個以上のダイオードがポート上で使用される。さ
らに、電力加算／分配回路からの損失が、ビバルディ・
アンテナを励振するため必要なスロットライン−マイク
ロストリップライン変化のカップリング損失に加わる。
最後に、ダイオード状態（オン又はオフ）はバイアス電
圧によって制御される。各ポートに与えら得た電圧を分
離できるようにするため、ＤＣ電流を阻止する回路（Ｄ
Ｃ阻止）が使用される。このため、更なる損失が生じ
る。
付けられたスイッチによって行われる。一般的に、この
スイッチは、電力加算／分配回路と組み合わされたダイ
オードと、少なくともｎ個のポートを具備した制御電子
部品とにより構成され、ｎ個の素子の中から一つ以上の
ビバルディ・アンテナを選択することが可能である。マ
ッチングに関して許容可能な性能を保証するため、屡
々、２個以上のダイオードがポート上で使用される。さ
らに、電力加算／分配回路からの損失が、ビバルディ・
アンテナを励振するため必要なスロットライン−マイク
ロストリップライン変化のカップリング損失に加わる。
最後に、ダイオード状態（オン又はオフ）はバイアス電
圧によって制御される。各ポートに与えら得た電圧を分
離できるようにするため、ＤＣ電流を阻止する回路（Ｄ
Ｃ阻止）が使用される。このため、更なる損失が生じ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、スイッチ
ング機能は、屡々、ダイオードの価格、生産コスト、並
びに、バイアス用回路及び電力加算／分配回路のための
大型化の結果として高価である。さらに、スイッチング
機能は、僅かな電力損失を生ずるのではなく、分配／加
算回路における損失、ＤＣ阻止における損失、及び、ダ
イオードにおける損失を生じる。これらの損失のため、
受信時に、受信機のノイズ温度が上昇し、送信時に、送
信電力のドライロスが生じ、電力増幅器を過剰に大きく
する必要があり、著しいコスト増加を招く。
ング機能は、屡々、ダイオードの価格、生産コスト、並
びに、バイアス用回路及び電力加算／分配回路のための
大型化の結果として高価である。さらに、スイッチング
機能は、僅かな電力損失を生ずるのではなく、分配／加
算回路における損失、ＤＣ阻止における損失、及び、ダ
イオードにおける損失を生じる。これらの損失のため、
受信時に、受信機のノイズ温度が上昇し、送信時に、送
信電力のドライロスが生じ、電力増幅器を過剰に大きく
する必要があり、著しいコスト増加を招く。
【０００６】したがって、本発明は、コスト、全体的な
サイズ、及び、様々な損失を減少させることができる、
信号を送受信する装置用のスイッチング装置の提供を目
的とする。
サイズ、及び、様々な損失を減少させることができる、
信号を送受信する装置用のスイッチング装置の提供を目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の対象は、信号を
送受信する装置である。この装置は、ｎが１以上の整数
を表わすとき、スロットアンテナ型の長手方向放射で波
を送受信するｎ個の手段の組立体と、少なくとも一つの
アンテナのスロットに電磁気的に接続された励振手段
と、励振手段とスロットアンテナの少なくとも一つのス
ロットとの間の電磁カップリングを制御することにより
動作するスイッチング装置と、を有する装置であって、
スイッチング装置は、スロットアンテナの一つのスロッ
トを画成する二つの金属表面間に可逆電気接点を形成す
る少なくとも一つの手段（尚、これは、ダイオードを含
む）と、上記可逆電気接点の状態を制御する手段と、を
具備することを特徴とする、装置である。
送受信する装置である。この装置は、ｎが１以上の整数
を表わすとき、スロットアンテナ型の長手方向放射で波
を送受信するｎ個の手段の組立体と、少なくとも一つの
アンテナのスロットに電磁気的に接続された励振手段
と、励振手段とスロットアンテナの少なくとも一つのス
ロットとの間の電磁カップリングを制御することにより
動作するスイッチング装置と、を有する装置であって、
スイッチング装置は、スロットアンテナの一つのスロッ
トを画成する二つの金属表面間に可逆電気接点を形成す
る少なくとも一つの手段（尚、これは、ダイオードを含
む）と、上記可逆電気接点の状態を制御する手段と、を
具備することを特徴とする、装置である。
【０００８】一実施例によれば、励振手段は、マイクロ
ストリップ型電源ラインにより構成される。一変形例に
よれば、励振手段は、共平面型ラインにより構成され
る。
ストリップ型電源ラインにより構成される。一変形例に
よれば、励振手段は、共平面型ラインにより構成され
る。
【０００９】他の実施例によれば、スロットアンテナ
は、基板に印刷された少なくとも一つのスロットを含
み、このスロットの一端は、この基板の縁に向かって徐
々に広がり、このスロットの他端は、同様に閉じていな
いが、基板の別の縁へ延びる。
は、基板に印刷された少なくとも一つのスロットを含
み、このスロットの一端は、この基板の縁に向かって徐
々に広がり、このスロットの他端は、同様に閉じていな
いが、基板の別の縁へ延びる。
【００１０】他の実施例によれば、スロットアンテナ
は、単一の共平面点の周りに規則的に配置されるので、
３６０°の全方位領域に放射する。
は、単一の共平面点の周りに規則的に配置されるので、
３６０°の全方位領域に放射する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明のその他の特徴及び利点
は、添付図面を参照して以下の種々の実施例の記載を読
むことにより明らかになる。
は、添付図面を参照して以下の種々の実施例の記載を読
むことにより明らかになる。
【００１２】図１は、基板３に印刷されたビバルディ型
アンテナの概略図である。ビバルディ型アンテナの構造
及び性能は、当業者に周知であり、特に、文献：S. Pra
sadand S.Mahpara, "IEEE Transactions on Antennas a
nd Propagaton", Voluem 2,AP-31, No.3, May 1983、及
び、文献：A. Louzir, R. Clequin, S. Toutain and P.
Gelin, "Study of discontinuities in open waveguid
e ? application toimprovement of rotating source m
odel", Lest Ura CNRS No.1329に記載されている。図１
のビバルディ・アンテナ用の電源は、主にマイクロスト
リップ７型の電源ラインとスロット６の間の遷移を使用
する。マイクロストリップラインからすロットへのエネ
ルギーの伝達を最適化するため、スロットの広がってい
ない方の端は、マイクロストリップラインに対し直角方
向に長さＬ２だけ延びる。この長さＬ２は、 λs＝λ0／√ε１reff であり、ｋ’が奇数であるとき、動作周波数で、マイク
ロチップラインからおよそ ｋ’λs／４ の距離である。ここで、λ0は、真空中の波長を表わ
し、ε１reffは、スロットの実効比誘電率を表わす。マ
イクロストリップラインに関しては、スロットからおよ
そ ｋλm／４ の距離である長さＬ１に設けられた開回路へ延びる。こ
こで、 λm＝λ0／√εreff であり、かつ、ｋは奇数であり、また、λ0は、真空中
の波長を表わし、εreffはラインの実効比誘電率を表わ
す。
アンテナの概略図である。ビバルディ型アンテナの構造
及び性能は、当業者に周知であり、特に、文献：S. Pra
sadand S.Mahpara, "IEEE Transactions on Antennas a
nd Propagaton", Voluem 2,AP-31, No.3, May 1983、及
び、文献：A. Louzir, R. Clequin, S. Toutain and P.
Gelin, "Study of discontinuities in open waveguid
e ? application toimprovement of rotating source m
odel", Lest Ura CNRS No.1329に記載されている。図１
のビバルディ・アンテナ用の電源は、主にマイクロスト
リップ７型の電源ラインとスロット６の間の遷移を使用
する。マイクロストリップラインからすロットへのエネ
ルギーの伝達を最適化するため、スロットの広がってい
ない方の端は、マイクロストリップラインに対し直角方
向に長さＬ２だけ延びる。この長さＬ２は、 λs＝λ0／√ε１reff であり、ｋ’が奇数であるとき、動作周波数で、マイク
ロチップラインからおよそ ｋ’λs／４ の距離である。ここで、λ0は、真空中の波長を表わ
し、ε１reffは、スロットの実効比誘電率を表わす。マ
イクロストリップラインに関しては、スロットからおよ
そ ｋλm／４ の距離である長さＬ１に設けられた開回路へ延びる。こ
こで、 λm＝λ0／√εreff であり、かつ、ｋは奇数であり、また、λ0は、真空中
の波長を表わし、εreffはラインの実効比誘電率を表わ
す。
【００１３】マイクロストリップラインの他端は、従来
型の信号送受信手段５に接続される。信号送受信手段５
は、電力増幅器を具備する。カップリングの詳細につい
ていは、文献：Knorr, "Slot-line transitions", IEE
E, MTT, Vol.22, pp.5480554,May 1974、及び、文献：P
rasad and Mahapatra, "A Novel MIC Slot-Line Antenn
a"を参照のこと。図１に示される上述の条件下で、カッ
プリングを生じさせるため、マイクロストリップライン
からｋ’λs／４の距離に設けられたスロットの広がっ
ていない方の端は、短絡回路内で終端させる必要があ
る。この端が開回路で終端する場合、マイクロストリッ
プラインとスロットの間にカップリングは生じない。本
発明は、このカップリングの制御に基づいている。
型の信号送受信手段５に接続される。信号送受信手段５
は、電力増幅器を具備する。カップリングの詳細につい
ていは、文献：Knorr, "Slot-line transitions", IEE
E, MTT, Vol.22, pp.5480554,May 1974、及び、文献：P
rasad and Mahapatra, "A Novel MIC Slot-Line Antenn
a"を参照のこと。図１に示される上述の条件下で、カッ
プリングを生じさせるため、マイクロストリップライン
からｋ’λs／４の距離に設けられたスロットの広がっ
ていない方の端は、短絡回路内で終端させる必要があ
る。この端が開回路で終端する場合、マイクロストリッ
プラインとスロットの間にカップリングは生じない。本
発明は、このカップリングの制御に基づいている。
【００１４】短絡回路若しくは開回路をシミュレートす
るため、スロットの端は金属化されず、上記の短絡回路
若しくは開回路をシミュレートすることができる装置４
が、約ｋ’λs／４の距離の場所でスロットを横断する
ように配設される。図１では、ダイオード４が配置され
ているが、たとえば、ダイオード実装トランジスタやＭ
ＥＭ（超小型電子機械システム）のようなダイオード以
外のスイッチでも構わない。Knorrが発展させた理論に
よれば、４分の１波長のスロットアンテナの寸法設計に
よって、マイクロストリップラインとスロットの交差箇
所に、もっと先で４分の１波長が存在する場所とは逆の
インピーダンスを形成し、たとえば、マイクロストリッ
プラインの端に設けられた開回路は、交差箇所に設けら
れた短絡回路と等価である。さらに、線路理論によれ
ば、交差箇所において、マイクロストリップラインの等
価インピーダンスが短絡回路であり、スロットの等価イ
ンピーダンスが開回路であるときに、カップリングが最
大になる、ということが確認できる。このように、カッ
プリングは、ダイオードがオン状態であるときに生じ
る。すなわち、カップリングは、スロットが交差箇所で
開回路を備え、マイクロストリップラインが交差箇所で
短絡回路を備えるときに現れる。逆に、ダイオードがオ
フ状態であるときにカップリングは存在しない。したが
って、ダイオードのバイアスを制御することによって、
カップリングを制御し、アンテナの動作を制御すること
が可能である。このためには、慎重に選択されたバイア
スを金属表面１及び２に印加するだけでよい。たとえ
ば、ダイオードをオンにさせたい場合には、プレート２
にダイオードのバイアス電圧Ｖよりも大きいバイアスＶ
ｃｃを印加し、ダイオードをオフにさせたい場合には、
表面１は予め接地されているので表面２を接地するよう
に選択することが可能である。
るため、スロットの端は金属化されず、上記の短絡回路
若しくは開回路をシミュレートすることができる装置４
が、約ｋ’λs／４の距離の場所でスロットを横断する
ように配設される。図１では、ダイオード４が配置され
ているが、たとえば、ダイオード実装トランジスタやＭ
ＥＭ（超小型電子機械システム）のようなダイオード以
外のスイッチでも構わない。Knorrが発展させた理論に
よれば、４分の１波長のスロットアンテナの寸法設計に
よって、マイクロストリップラインとスロットの交差箇
所に、もっと先で４分の１波長が存在する場所とは逆の
インピーダンスを形成し、たとえば、マイクロストリッ
プラインの端に設けられた開回路は、交差箇所に設けら
れた短絡回路と等価である。さらに、線路理論によれ
ば、交差箇所において、マイクロストリップラインの等
価インピーダンスが短絡回路であり、スロットの等価イ
ンピーダンスが開回路であるときに、カップリングが最
大になる、ということが確認できる。このように、カッ
プリングは、ダイオードがオン状態であるときに生じ
る。すなわち、カップリングは、スロットが交差箇所で
開回路を備え、マイクロストリップラインが交差箇所で
短絡回路を備えるときに現れる。逆に、ダイオードがオ
フ状態であるときにカップリングは存在しない。したが
って、ダイオードのバイアスを制御することによって、
カップリングを制御し、アンテナの動作を制御すること
が可能である。このためには、慎重に選択されたバイア
スを金属表面１及び２に印加するだけでよい。たとえ
ば、ダイオードをオンにさせたい場合には、プレート２
にダイオードのバイアス電圧Ｖよりも大きいバイアスＶ
ｃｃを印加し、ダイオードをオフにさせたい場合には、
表面１は予め接地されているので表面２を接地するよう
に選択することが可能である。
【００１５】このように、金属表面に印加する二つのバ
イアスを制御するので簡単であり、かつ、単一のダイオ
ードにより構成されるので小形であり低価格である制御
回路を含むスイッチング装置が設けられる。
イアスを制御するので簡単であり、かつ、単一のダイオ
ードにより構成されるので小形であり低価格である制御
回路を含むスイッチング装置が設けられる。
【００１６】本発明の一改良例では、３６０°に亘る連
続的な受信可能空間を実現するスロットアンテナを形成
する。
続的な受信可能空間を実現するスロットアンテナを形成
する。
【００１７】本願出願人による仏国特許第００ １５７
１５号は、扇形アンテナの放射パターンに含まれるべき
物理空間を分割して周波数を再利用することによって、
アレイのスペクトル効率を高めることが可能な小形アン
テナを提案する。この仏国特許第００ １５７１５号で
提案されたアンテナは、時間的に順番に幾つかの指向性
ビームを示すことができるビバルディ型印刷放射素子の
中心点の周りの共平面円形配置により構成される。この
ビームの組は、空間の３６０°全体をカバーする。
１５号は、扇形アンテナの放射パターンに含まれるべき
物理空間を分割して周波数を再利用することによって、
アレイのスペクトル効率を高めることが可能な小形アン
テナを提案する。この仏国特許第００ １５７１５号で
提案されたアンテナは、時間的に順番に幾つかの指向性
ビームを示すことができるビバルディ型印刷放射素子の
中心点の周りの共平面円形配置により構成される。この
ビームの組は、空間の３６０°全体をカバーする。
【００１８】送受信手段（受信及び／又は送信手段）
は、印刷スロットアンテナの全スロット、及び、これら
の全スロットと交差するマイクロストリップライン又は
共平面ラインにより構成される。２個のスロット間のラ
インの距離Ｌ３は、システムの中心動作周波数で、ｋλ
m／２に一致し、ラインの一端とスロットとの間のライ
ンの距離Ｌ４は、約λm／４に一致し、ここで、 λm＝λ0／√εreff、 λ0は、真空中の波長、εreffは、ラインの実効比誘電
率、及び、ｋは整数である。好ましくは、二つのスロッ
ト間のラインの長さは、印刷スロットアンテナの同相動
作を実現することができるように、ｋλmと一致させ
る。
は、印刷スロットアンテナの全スロット、及び、これら
の全スロットと交差するマイクロストリップライン又は
共平面ラインにより構成される。２個のスロット間のラ
インの距離Ｌ３は、システムの中心動作周波数で、ｋλ
m／２に一致し、ラインの一端とスロットとの間のライ
ンの距離Ｌ４は、約λm／４に一致し、ここで、 λm＝λ0／√εreff、 λ0は、真空中の波長、εreffは、ラインの実効比誘電
率、及び、ｋは整数である。好ましくは、二つのスロッ
ト間のラインの長さは、印刷スロットアンテナの同相動
作を実現することができるように、ｋλmと一致させ
る。
【００１９】この場合、印刷スロットアンテナのスロッ
トとラインの交差は、好ましくは、スロットの下方端か
ら約ｋ’λs／４の距離Ｌ５におけるシステムの中心動
作周波数で形成される。ここで、 λs＝λ0√ε１reff、 λ0は、真空中の波長、ε１reffは、スロットの実効比
誘電率、及び、ｋ’は、奇数である。
トとラインの交差は、好ましくは、スロットの下方端か
ら約ｋ’λs／４の距離Ｌ５におけるシステムの中心動
作周波数で形成される。ここで、 λs＝λ0√ε１reff、 λ0は、真空中の波長、ε１reffは、スロットの実効比
誘電率、及び、ｋ’は、奇数である。
【００２０】次に提案する改良例は、先の特許出願に提
案したスイッチングシステムと関連し、本発明で提案し
た原理を数本のアンテナに拡張したものである。本改良
例は、このスイッチングシステムをアンテナと直接的に
統合し、それにより、全体サイズを縮小させ、スイッチ
ング機能に関連した電力損失を減少させる。マイクロス
トリップライン上で直接的に行われるアンテナの受信モ
ード若しくは送信モードを選択することができる外部シ
ステム（５，９）については、詳細に説明しない。以下
では、スイッチング手段だけを詳述する。
案したスイッチングシステムと関連し、本発明で提案し
た原理を数本のアンテナに拡張したものである。本改良
例は、このスイッチングシステムをアンテナと直接的に
統合し、それにより、全体サイズを縮小させ、スイッチ
ング機能に関連した電力損失を減少させる。マイクロス
トリップライン上で直接的に行われるアンテナの受信モ
ード若しくは送信モードを選択することができる外部シ
ステム（５，９）については、詳細に説明しない。以下
では、スイッチング手段だけを詳述する。
【００２１】仏国特許出願第００ １５７１５号との相
違点として、本発明の改良例におけるビバルディ・アン
テナを形成するスロットの下方端は、短絡回路で終端し
ない。アンテナ全体の中心は、メタライゼーションされ
ず、スロット（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）を形成する種
々の金属化プレート（Ｍ１２、Ｍ２３、Ｍ３４、Ｍ４
１）を隔離し、各スロットを開回路で終端させることが
可能である。スイッチングは、マイクロストリップライ
ンと、ビバルディ型アンテナの励振スロットとの空の電
磁カップリングを制御することによって実行される。こ
のスイッチング原理は、単一スロットアンテナの場合と
同じであり、ダイオード（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）若
しくはその他のスイッチを、各アンテナを形成するマイ
クロストリップラインから約ｋ’λs／４の距離でスロ
ットを横切り、アンテナを形成する二つの金属表面を接
続することができるように配置することによってスイッ
チングが行われる。ここで、ｋ’は奇数である。受信ビ
バルディ・アンテナへの入力マイクロストリップライン
と、送信ビバルディ・アンテナへの出力マイクロストリ
ップラインとのスイッチングは、選択されたアンテナに
対応したダイオードをオン状態にセットし、それ以外の
ダイオードをオフ状態に保つことによって制御される。
ダイオード自体のスイッチングは、バイアス電位（Ｖ１
２、Ｖ２３、Ｖ３４、Ｖ４１）を種々の金属表面（Ｍ１
２、Ｍ２３、Ｍ３４、Ｍ４１）に夫々印加することによ
り実行される。二つの連続した表面のバイアスを変える
ことによって、この二つの表面を接続するダイオード
は、オフ若しくはオン状態にさせられる。ここで記載し
た事項は、一般的に、ｎが１以上の整数を表わすとき、
ｎ個のスロットの場合に拡張することが可能であり、さ
らに、ｍがｎよりも小さい整数を表わすとき、ｎ本のア
ンテナのうちのｍ本のアンテナが作動状態を示すように
選定することが可能である。
違点として、本発明の改良例におけるビバルディ・アン
テナを形成するスロットの下方端は、短絡回路で終端し
ない。アンテナ全体の中心は、メタライゼーションされ
ず、スロット（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）を形成する種
々の金属化プレート（Ｍ１２、Ｍ２３、Ｍ３４、Ｍ４
１）を隔離し、各スロットを開回路で終端させることが
可能である。スイッチングは、マイクロストリップライ
ンと、ビバルディ型アンテナの励振スロットとの空の電
磁カップリングを制御することによって実行される。こ
のスイッチング原理は、単一スロットアンテナの場合と
同じであり、ダイオード（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）若
しくはその他のスイッチを、各アンテナを形成するマイ
クロストリップラインから約ｋ’λs／４の距離でスロ
ットを横切り、アンテナを形成する二つの金属表面を接
続することができるように配置することによってスイッ
チングが行われる。ここで、ｋ’は奇数である。受信ビ
バルディ・アンテナへの入力マイクロストリップライン
と、送信ビバルディ・アンテナへの出力マイクロストリ
ップラインとのスイッチングは、選択されたアンテナに
対応したダイオードをオン状態にセットし、それ以外の
ダイオードをオフ状態に保つことによって制御される。
ダイオード自体のスイッチングは、バイアス電位（Ｖ１
２、Ｖ２３、Ｖ３４、Ｖ４１）を種々の金属表面（Ｍ１
２、Ｍ２３、Ｍ３４、Ｍ４１）に夫々印加することによ
り実行される。二つの連続した表面のバイアスを変える
ことによって、この二つの表面を接続するダイオード
は、オフ若しくはオン状態にさせられる。ここで記載し
た事項は、一般的に、ｎが１以上の整数を表わすとき、
ｎ個のスロットの場合に拡張することが可能であり、さ
らに、ｍがｎよりも小さい整数を表わすとき、ｎ本のア
ンテナのうちのｍ本のアンテナが作動状態を示すように
選定することが可能である。
【００２２】図２には、簡単な４スロットの例が示され
ている。図２を参照して、ビバルディ・アンテナＡ１の
受信中若しくは送信中の選択について説明する。ビバル
ディ・アンテナ１へ向かう入力／出力マイクロストリッ
プライン８の間のスイッチングは、ダイオードＤ１をオ
ン状態に設定し、ダイオードＤ２、Ｄ３及びＤ４をオフ
状態で維持することによって制御される。これは、バイ
アス電圧を各金属表面に印加することによって行われ得
る。このようにして、表面Ｍ１２は電位Ｖ１２に設定さ
れ、表面Ｍ２３は電位Ｖ２３に設定され、表面Ｍ３４は
電位Ｖ３４に設定され、表面Ｍ４１は電位Ｖ４１に設定
される。実際上、ダイオードＤ１がオン状態（すなわ
ち、たとえば、Ｖ１がダイオードＤ１のバイアス電圧で
ある場合に、Ｖ１２−Ｖ４１＞Ｖ１であるとき）になる
ようなバイアス電位差（Ｖ１２−Ｖ４１）であるとき、
ダイオードＤ１は、短絡回路と等価である。その他のダ
イオードに関しては、電位差は、ダイオードのバイアス
電圧未満である。バイアス電位を制御する回路１０を簡
単化するため、電位Ｖｃｃ＞Ｖ１を表面Ｍ１２に印加
し、他の全ての表面を回路のアースに接続することだけ
が要求される。本発明の説明の際に記述したマイクロス
トリップライン８とスロットとの間のカップリングの原
理を適用することにより、上述の条件下で、カップリン
グはアンテナＡ１において最大になり、他の３個のアン
テナＡ２、Ａ３及びＡ４において最小になる。このよう
にして、送信するために送信用として、受信するために
受信用として、４個のアンテナの中から１個のアンテナ
が選択される。４個のアンテナからの１個の選択は、図
３に関連して、スイッチングを実行するため種々の金属
表面に印加される電位値を表わす以下の表とによって説
明される。
ている。図２を参照して、ビバルディ・アンテナＡ１の
受信中若しくは送信中の選択について説明する。ビバル
ディ・アンテナ１へ向かう入力／出力マイクロストリッ
プライン８の間のスイッチングは、ダイオードＤ１をオ
ン状態に設定し、ダイオードＤ２、Ｄ３及びＤ４をオフ
状態で維持することによって制御される。これは、バイ
アス電圧を各金属表面に印加することによって行われ得
る。このようにして、表面Ｍ１２は電位Ｖ１２に設定さ
れ、表面Ｍ２３は電位Ｖ２３に設定され、表面Ｍ３４は
電位Ｖ３４に設定され、表面Ｍ４１は電位Ｖ４１に設定
される。実際上、ダイオードＤ１がオン状態（すなわ
ち、たとえば、Ｖ１がダイオードＤ１のバイアス電圧で
ある場合に、Ｖ１２−Ｖ４１＞Ｖ１であるとき）になる
ようなバイアス電位差（Ｖ１２−Ｖ４１）であるとき、
ダイオードＤ１は、短絡回路と等価である。その他のダ
イオードに関しては、電位差は、ダイオードのバイアス
電圧未満である。バイアス電位を制御する回路１０を簡
単化するため、電位Ｖｃｃ＞Ｖ１を表面Ｍ１２に印加
し、他の全ての表面を回路のアースに接続することだけ
が要求される。本発明の説明の際に記述したマイクロス
トリップライン８とスロットとの間のカップリングの原
理を適用することにより、上述の条件下で、カップリン
グはアンテナＡ１において最大になり、他の３個のアン
テナＡ２、Ａ３及びＡ４において最小になる。このよう
にして、送信するために送信用として、受信するために
受信用として、４個のアンテナの中から１個のアンテナ
が選択される。４個のアンテナからの１個の選択は、図
３に関連して、スイッチングを実行するため種々の金属
表面に印加される電位値を表わす以下の表とによって説
明される。
【００２３】
【表１】
本発明のため必要な装置は、スロットを挟むように設置
された４個のダイオードと、金属表面の種々の電位を制
御することができる小形制御回路と、を含む。アンテナ
は基板により構成されるので、この装置１０は、接続配
線の長さができる限り制限されるように、アンテナの中
間に挿入してもよい。したがって、スイッチング装置全
体は、非常に小形であり、ダイオードの個数が少なく、
また、バイアス電位を制御する回路が簡単であるため損
失が減少する。
された４個のダイオードと、金属表面の種々の電位を制
御することができる小形制御回路と、を含む。アンテナ
は基板により構成されるので、この装置１０は、接続配
線の長さができる限り制限されるように、アンテナの中
間に挿入してもよい。したがって、スイッチング装置全
体は、非常に小形であり、ダイオードの個数が少なく、
また、バイアス電位を制御する回路が簡単であるため損
失が減少する。
【００２４】本発明の一改良例によれば、ｎ個のアンテ
ナの中からｍ個のアンテナをアクティブ状態にさせるた
め選択することが更に可能である（ｍはｎよりも小さい
整数である）。上記の例を簡単化するため、スロットの
個数は４個であり、４個のスロットから２個のスロット
を同時にアクティブ状態にするため選択する場合を考え
る。この場合、上述の組立体と同じ組立体において、４
スロットの例に対して、３種類の電位を印加できるよう
に制御回路を変更すればよい。３種類の電位は、金属表
面を接地させることに対応した零電位と、ダイオードの
バイアス電圧が異なる場合にダイオードのバイアス電圧
の最大値よりも大きい電位Ｖｃｃと、Ｖｃｃの２倍に一
致する電位である。以下の表では、図３に関して、４個
のスロットから２個のスロットを選択する例が説明され
ている。この表には、望ましいスロットを選択するため
種々のプレートに印加されるべき電位値が列挙されてい
る。
ナの中からｍ個のアンテナをアクティブ状態にさせるた
め選択することが更に可能である（ｍはｎよりも小さい
整数である）。上記の例を簡単化するため、スロットの
個数は４個であり、４個のスロットから２個のスロット
を同時にアクティブ状態にするため選択する場合を考え
る。この場合、上述の組立体と同じ組立体において、４
スロットの例に対して、３種類の電位を印加できるよう
に制御回路を変更すればよい。３種類の電位は、金属表
面を接地させることに対応した零電位と、ダイオードの
バイアス電圧が異なる場合にダイオードのバイアス電圧
の最大値よりも大きい電位Ｖｃｃと、Ｖｃｃの２倍に一
致する電位である。以下の表では、図３に関して、４個
のスロットから２個のスロットを選択する例が説明され
ている。この表には、望ましいスロットを選択するため
種々のプレートに印加されるべき電位値が列挙されてい
る。
【００２５】
【表２】
このように、制御回路は図３に示されるように金属表面
の中間に挿入できる電圧選択器に簡略化され、回路全体
のサイズが縮小されるので、アンテナ全体の多数のスロ
ットを切り替えるための簡単化されたシステムが実現さ
れる。さらに、電力損失は、変更できないカップリング
に起因する電力損失と、従来技術において提案されてい
たスイッチング装置のダイオードよりも個数が削減され
たダイオードのバイアスに起因する電力損失とにまで低
下する。
の中間に挿入できる電圧選択器に簡略化され、回路全体
のサイズが縮小されるので、アンテナ全体の多数のスロ
ットを切り替えるための簡単化されたシステムが実現さ
れる。さらに、電力損失は、変更できないカップリング
に起因する電力損失と、従来技術において提案されてい
たスイッチング装置のダイオードよりも個数が削減され
たダイオードのバイアスに起因する電力損失とにまで低
下する。
【００２６】当業者に明らかであるように、上述の実施
例は、請求項に記載された事項の範囲を逸脱することな
く、特に、ビバルディ・アンテナの個数、或いは、この
構造体に対する電源のタイプなどに関して変更できる。
例は、請求項に記載された事項の範囲を逸脱することな
く、特に、ビバルディ・アンテナの個数、或いは、この
構造体に対する電源のタイプなどに関して変更できる。
【図１】スロットアンテナ用のスイッチング装置の説明
図である。
図である。
【図２】スロットアンテナの円形配置用のスイッチング
装置の説明図である。
装置の説明図である。
【図３】制御手段を含むスロットアンテナの円形配置用
のスイッチング装置の説明図である。
のスイッチング装置の説明図である。
１，２ 金属表面
３ 基板
４ ダイオード
５ 送受信手段
６ スロット
７，８ マイクロストリップ
９ 外部手段
１０ 制御手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 フランク テュドール
フランス国，35000 レンヌ，リュ・シャ
ルル・オベルテュール 28
(72)発明者 フィリップ ミナル
フランス国，35700 レンヌ，スクワル・
デュ・ボワ・ぺラン 17
(72)発明者 アリ ルジール
フランス国，35000 レンヌ，リュ・ド・
ラ・ゴドモンディエル ６
(72)発明者 フランソワーズ ル・ボルゼ
フランス国，35000 レンヌ，リュ・シャ
ルル・オベルテュール 28
Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA10 AA12 AB07 CA03
DB04 FA02 GA02 HA05
5J045 AA21 AB05 AB06 BA02 DA01
DA06 EA07 FA01 HA03 LA03
NA03
Claims (13)
- 【請求項１】 スロットアンテナ型の長手方向の放射で
波を送受信する１個以上であるｎ個の手段の組立体
（６；Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４）と、 少なくとも一つのアンテナのスロットに電磁気的に接続
された励振手段（７；８）と、 該励振手段とスロットアンテナの少なくとも一つのスロ
ットとの間の電磁カップリングを制御することにより動
作するスイッチング装置と、を有する装置であって、 スイッチング装置は、 スロットアンテナの一つのスロットを画成する二つの金
属表面間に可逆電気接点を形成する少なくとも一つの手
段（４，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）と、 上記可逆電気接点の状態を制御する手段（１０）と、を
具備することを特徴とする装置。 - 【請求項２】 該励振手段は、共平面型又はマイクロス
トリップライン型の電源ラインにより構成されることを
特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 スロットアンテナは、基板（３）に印刷
された少なくとも一つのスロットを含み、 スロットの一端は基板の縁に向かって徐々に広がり、 閉じていないスロットの他端は基板の別の縁の方へ延び
る、ことを特徴とする請求項１又は２記載の装置。 - 【請求項４】 印刷されたスロットアンテナのスロット
とマイクロストリップラインは、 λ0が真空中の波長を表わし、 ε1reffがスロットの実効比誘電率を表わし、 ｋ’が奇数を表わし、 λs＝λ0／√（ε１reff）であるとき、スロットの広が
っていない方の他端からｋ’λs／４の距離だけ離れた
システムの中心動作周波数で交差することを特徴とする
請求項２及び３記載の装置。 - 【請求項５】 マイクロストリップラインの一端とスロ
ットの間のライン長（Ｌ１，Ｌ４）は、 λ0が真空中の波長を表わし、 εreffがマイクロストリップラインの実効比誘電率を表
わし、 ｋが奇数を表わし、 λm＝λ0／√（εreff）であるとき、ｋλｍ／４である
ことを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか一項記
載の装置。 - 【請求項６】 印刷されたスロットアンテナ型の長手方
向放射で波を送受信するｎ個の手段（Ａ１，Ａ２，Ａ
３，Ａ４）は、広い方位角の扇形を受け持つように配置
されていることを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項７】 スイッチング装置は、印刷されたスロッ
トアンテナ方の長手方向放射で波を送受信するｎ個の手
段の中からｎ個よりも少ないｍ個の手段を同時に作動状
態にさせることができることを特徴とする請求項６記載
の装置。 - 【請求項８】 スロットアンテナは、３６０°の全方位
に放射できるように、単一の共平面ポイントの周りに規
則的に配置されていることを特徴とする請求項６又は７
記載の装置。 - 【請求項９】 スロットアンテナの一つのスロットを画
成する二つの金属表面間に可逆電気接点を形成する手段
は、 λ0が真空中の波長を表わし、 ε1reffがスロットの実効比誘電率を表わし、 ｋ’が奇数を表わし、 λs＝λ0／√（ε１reff）であるとき、マイクロチップ
ラインから距離ｋ’λs／４だけ離れている場所でスロ
ットを横切るように設けられていることを特徴とする請
求項１記載の装置。 - 【請求項１０】 アンテナのスロットを画成する二つの
金属表面間に可逆電気接点を形成する手段は、制御スイ
ッチ（４，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）であることを特徴
とする請求項９記載の装置。 - 【請求項１１】 アンテナのスロットを画成する二つの
金属表面間に可逆電気接点を形成する手段は、ダイオー
ド、ダイオード実装トランジスタ、又は、ＭＥＭ（超小
型電子機械システム）であることを特徴とする請求項１
０記載の装置。 - 【請求項１２】 スロットの可逆電気接点の状態を制御
する手段（１０）は、当該スロットを画成する二つの金
属表面に電位を加え、制御されたスイッチを閉じさせる
ことを特徴とする請求項１１記載の装置。 - 【請求項１３】 スロットアンテナはビバルディ・アン
テナ型であることを特徴とする請求項１乃至１２のうち
いずれか一項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0111399 | 2001-09-04 | ||
| FR0111399A FR2829298A1 (fr) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | Dispositif de commutation pour des appareils de reception et/ou d'emission d'ondes electromagnetiques |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003133848A true JP2003133848A (ja) | 2003-05-09 |
| JP2003133848A5 JP2003133848A5 (ja) | 2005-10-27 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| EP (1) | EP1291969A1 (ja) |
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| KR (1) | KR20030020824A (ja) |
| CN (1) | CN1298112C (ja) |
| FR (1) | FR2829298A1 (ja) |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008139864A1 (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-20 | Nec Corporation | スロットアンテナ |
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|---|---|---|---|---|
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| FR2904481A1 (fr) * | 2006-07-31 | 2008-02-01 | Thomson Licensing Sas | Antenne de type fente a amplificateurs integres |
| US7397440B1 (en) * | 2006-11-27 | 2008-07-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Extended phase center tapered slot antenna |
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| JP6039472B2 (ja) * | 2013-03-15 | 2016-12-07 | 日東電工株式会社 | アンテナモジュールおよびその製造方法 |
| CN105206937A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-30 | 合肥工业大学 | 一种基于微同轴的vivaldi超宽带天线 |
| CN113922051B (zh) * | 2021-11-03 | 2023-05-26 | 西安邮电大学 | 一种具有自解耦特性的宽带mimo天线 |
| CN118017215B (zh) * | 2024-04-09 | 2024-06-14 | 西南科技大学 | 一种用于北斗导航的圆极化能量选择天线及枝节防护结构 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2147399A1 (en) * | 1994-06-01 | 1995-12-02 | Noach Amitay | Feed structure for use in a wireless communication system |
| CN2257964Y (zh) * | 1996-05-03 | 1997-07-16 | 都世民 | 宽频带平面微带天线 |
| US6285333B1 (en) * | 1999-05-20 | 2001-09-04 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for changing the electrical characteristics of an antenna in a communications system |
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2001
- 2001-09-04 FR FR0111399A patent/FR2829298A1/fr active Pending
-
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- 2002-08-09 EP EP02292005A patent/EP1291969A1/en not_active Withdrawn
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- 2002-08-29 CN CNB02141971XA patent/CN1298112C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-09-02 JP JP2002256730A patent/JP4209158B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-09-03 US US10/233,792 patent/US6847332B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008139864A1 (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-20 | Nec Corporation | スロットアンテナ |
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Also Published As
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