(57)【要約】【課題】各複合アンテナ素子にて受信又は再放射された変調波の周波数はお互いに異なことにより、単一受信回路にて各複合アンテナ素子で受信した信号の分離が可能となり、受信信号に対して様々な制御を可能とすることができる低コストで簡易な構成の受信アレイアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ素子２２ａ，２２ｂの給電点に非線形素子２２ｃとローカル発信機２２ｄとを並列に接続し、アンテナ素子２２ａ，２２ｂにてローカル信号に変調される信号を受信又は再放射することができる複合アンテナ素子２２を構成すると共に、一つのアンテナ素子２１と複数の複合アンテナ素子２２，２３を用いてアレイアンテナ２４を構成し且つ各複合アンテナ素子２２，２３は異なる周波数のローカル信号を使用する。【選択図】図１
2006174186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ素子の給電点に非線形素子とローカル発信機とを並列に接続して前記アンテナ素子にてローカル信号に変調される信号を受信又は再放射する複合アンテナ素子を構成すると共に、該複合アンテナ素子を複数用いてアレイアンテナを構成し且つ前記各複合アンテナ素子は異なる周波数のローカル信号を使用することを特徴とする受信アレイアンテナ装置。
【請求項２】
一つの受信アンテナ素子と、該受信アンテナ素子とは異なるアンテナ素子の給電点に非線形素子とローカル発信機とを並列に接続してローカル信号に変調される信号を受信又は再放射する複合アンテナ素子と、前記一つの受信アンテナ素子で受信された信号を制御する受信制御回路部とを備えていることを特徴とする受信アレイアンテナ装置。
【請求項３】
前記受信制御回路部は、前記一つの受信アンテナ素子で受信された無線周波数信号を中間周波数に変換するＲＦダウンコンバータと、該ＲＦダウンコンバータで変換したアナログ信号を適当なサンプリング周波数デジタル信号に変換する受信回路と、該受信回路から出力されたデジタル信号をベースバンド信号に復調するベースバンド復調部と、該ベースバンド復調部で復調された信号を受信モードに応じた制御を行う制御部とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の受信アレイアンテナ装置。
【請求項４】
一つの受信アンテナ素子と、該受信アンテナ素子とは異なるアンテナ素子の給電点に非線形素子とローカル発信機とを並列に接続してローカル信号に変調される信号を受信又は再放射する複数の複合アンテナ素子と、前記一つの受信アンテナ素子若しくは前記複数の複合アンテナ素子の何れかで受信された信号を前記一つの受信アンテナ素子並びに前記複数の複合アンテナ素子とで共用して制御する一つの受信制御回路部とを備えていることを特徴とする受信アレイアンテナ装置。
【請求項５】
前記受信制御回路部は、前記一つの受信アンテナ素子若しくは前記複数の複合アンテナ素子の何れかで受信された無線周波数信号を中間周波数に変換するＲＦダウンコンバータと、該ＲＦダウンコンバータで変換したアナログ信号を適当なサンプリング周波数デジタル信号に変換する受信回路と、該受信回路から出力されたデジタル信号をベースバンド信号に復調するベースバンド復調部と、該ベースバンド復調部で復調された信号を受信モードに応じた制御を行う制御部とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の受信アレイアンテナ装置。
【請求項６】
前記非線形素子がミキシング機能を備えた素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の受信アレイアンテナ装置。
【請求項７】
前記非線形素子がダイオードであることを特徴とする請求項６に記載の受信アレイアンテナ装置。
【請求項８】
前記非線形素子がトランジスターであることを特徴とする請求項６に記載の受信アレイアンテナ装置。
【請求項９】
前記アンテナ素子がダイポールアンテナであることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の受信アレイアンテナ装置。
【請求項１０】
前記アンテナ素子がひとつグランドを共有するモノポールアンテナであることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の受信アレイアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信アレイアンテナ装置、特に、異なった周波数の受信を可能としたアレイアンテナを備えた受信アレイアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平５−２９８３１号公報
【０００３】
従来から、複数の受信アンテナを備え、給電点に設けたダイオードなどのスイッチ機能によって異なった周波数の信号（電波）に対する受信アンテナの切替を可能としたアレイアンテナを備えた受信アレイアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、近年の受信（送信）装置の多様化やより確実な電波の受信を可能とするため、ダイバーシティ機能、アダプティブ機能、ＭＩＭＯ機能といった各種受信機能が普及しつつあり、これらの受信機能を実現するためにアレイアンテナが使用されている。
【０００５】
図７は、このようなアレイアンテナを備えた受信アレイアンテナ装置の一例を示し、同じ受信周波数に設定された複数のアンテナ素子１，２，３によってアレイアンテナが構成され、各アンテナ素子１，２，３のそれぞれにＲＦダウンコンバータ４，５，６とＡ／Ｄ変換器からなる受信回路７，８，９とが接続され、各受信回路７，８，９から出力された受信信号がベースバンド復調部１０，１１，１２によって復調された後に制御部１３で信号制御される。
【０００６】
制御部１３は、受信装置本体の機能等に応じて、ダイバーシティ機能、アダプティブ機能、ＭＩＭＯ機能といった各種受信機能を実現する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の如く構成された受信アレイアンテナ装置にあっては、全てのアンテナ素子１，２，３にＲＦダウンコンバータ４，５，６、受信回路７，８，９並びにベースバンド復調部１０，１１，１２を設ける必要があることから、部品点数の増大に伴って部品コストが高騰化してしまうばかりでなく、アンテナ装置全体が大型化してしまうという問題が生じていた。
【０００８】
従って、このようなアンテナ装置を小型な受信（発信）装置、例えば、近年様々な機能が具備されている携帯電話装置等の携帯端末にアダプティブアレイアンテナを搭載するといったことが困難であった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するため、安価でしかも簡素な構成でありながら、小型な受信装置への搭載を可能とすることができる受信アレイアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
その目的を達成するため、本発明の受信アレイアンテナ装置は、アンテナ素子の給電点に非線形素子とローカル発信機とを並列に接続して前記アンテナ素子にてローカル信号に変調される信号を受信又は再放射する複合アンテナ素子を構成すると共に、該複合アンテナ素子を複数用いてアレイアンテナを構成し且つ前記各複合アンテナ素子は異なる周波数のローカル信号を使用することを特徴とする。
【００１１】
本発明の受信アレイアンテナ装置は、一つの受信アンテナ素子と、該受信アンテナ素子とは異なるアンテナ素子の給電点に非線形素子とローカル発信機とを並列に接続してローカル信号に変調される信号を受信又は再放射する複合アンテナ素子と、前記一つの受信アンテナ素子で受信された信号を制御する受信制御回路部とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の受信アレイアンテナ装置は、前記受信制御回路部は、前記一つの受信アンテナ素子で受信された無線周波数信号を中間周波数に変換するＲＦダウンコンバータと、該ＲＦダウンコンバータで変換したアナログ信号を適当なサンプリング周波数デジタル信号に変換する受信回路と、該受信回路から出力されたデジタル信号をベースバンド信号に復調するベースバンド復調部と、該ベースバンド復調部で復調された信号を受信モードに応じた制御を行う制御部とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の受信アレイアンテナ装置は、一つの受信アンテナ素子と、該受信アンテナ素子とは異なるアンテナ素子の給電点に非線形素子とローカル発信機とを並列に接続してローカル信号に変調される信号を受信又は再放射する複数の複合アンテナ素子と、前記一つの受信アンテナ素子若しくは前記複数の複合アンテナ素子の何れかで受信された信号を前記一つの受信アンテナ素子並びに前記複数の複合アンテナ素子とで共用して制御する一つの受信制御回路部とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の受信アレイアンテナ装置は、前記受信制御回路部は、前記一つの受信アンテナ素子若しくは前記複数の複合アンテナ素子の何れかで受信された無線周波数信号を中間周波数に変換するＲＦダウンコンバータと、該ＲＦダウンコンバータで変換したアナログ信号を適当なサンプリング周波数デジタル信号に変換する受信回路と、該受信回路から出力されたデジタル信号をベースバンド信号に復調するベースバンド復調部と、該ベースバンド復調部で復調された信号を受信モードに応じた制御を行う制御部とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の受信アレイアンテナ装置は、前記非線形素子がミキシング機能を備えた素子であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の受信アレイアンテナ装置は、前記非線形素子がダイオードであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の受信アレイアンテナ装置は、前記非線形素子がトランジスターであることを特徴とする。
【００１８】
本発明の受信アレイアンテナ装置は、前記アンテナ素子がダイポールアンテナであることを特徴とする。
【００１９】
本発明の受信アレイアンテナ装置は、前記アンテナ素子がひとつグランドを共有するモノポールアンテナであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の受信アレイアンテナ装置によれば、アンテナ素子の給電点に非線形素子とローカル発信機とを並列に接続し、アンテナ素子にてローカル信号に変調される信号を受信又は再放射することができる複合アンテナ素子（＝変調散乱素子：ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を構成すると共に、複数の複合アンテナ素子を用いてアレイアンテナを構成し且つ各複合アンテナ素子は異なる周波数のローカル信号を使用することによって、各複合アンテナ素子にて受信又は再放射された変調波の周波数はお互いに異なり、受信回路にて各複合アンテナ素子で受信した信号の分離が可能となり、受信信号に対して様々な制御を可能とすることができる。
【００２１】
また、複数の複合アンテナ素子に対しては、専用のＲＦダウンコンバータや受信回路が不要となり、部品点数の削減並びに小型化を実現することが可能となる。
【００２２】
この際、複数の複合アンテナ素子で受信した信号は、一つのアンテナ素子を介さずに直接共用するＲＦダウンコンバータに出力しても同様の効果を奏することができる。
【００２３】
また、ダイオードやトランジスターといった安価な非線形素子にローカル発信器を並列に接続することで容易且つ小型な複合アンテナ素子を構成することができる。
【００２４】
さらに、複合アンテナ素子を構成するアンテナ素子自体も一対の棒状や平板状といったものを使用することができ、汎用性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の受信アレイアンテナ装置を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１及び図２は、本発明の受信アレイアンテナ装置を示し、図１は本発明の受信アレイアンテナ装置を示すブロック図、図２は本発明の受信アレイアンテナ装置の要部の斜視図である。
【００２７】
図１において、本発明の受信アレイアンテナ装置２０は、一つのアンテナ素子２１と、ダイポールアンテナである複数の複合アンテナ素子２２，２３とでアレイアンテナ２４を構成すると共に、アンテナ素子２１で受信した信号を処理するＲＦダウンコンバータ２５、Ａ／Ｄ変換器からなる受信回路２６、ベースバンド復調部２７、制御部２８を備えている。
【００２８】
アンテナ素子２１は、例えば、一対の棒状アンテナ体２１ａ，２１ｂを備え、その給電点からＲＦダウンコンバータ２５に受信信号を出力する。尚、棒状アンテナ体２１ａ，２１ｂには、周知の材質や大きさ（太さ・長さ）の既存のものが用いられている。
【００２９】
複合アンテナ素子２２は、例えば、図２に示すように、一対の棒状アンテナ体２２ａ，２２ｂと、この棒状アンテナ体２２ａ，２２ｂの給電点に接続されたダイオード等の非線形素子２２ｃと、非線形素子２２ｃと並列に接続されたクリスタル発信器等のローカル発信器（発信周波数ｆＬ１）２２ｄとを備えている。
【００３０】
非線形素子２２ｃは、周波数ｆ０を有するＲＦ信号とローカル信号ｆＬ１とをミキシングする役割を果たす。
【００３１】
複合アンテナ素子２３は、例えば、一対の棒状アンテナ体２３ａ，２３ｂと、この棒状アンテナ体２３ａ，２３ｂの給電点に接続されたダイオード等の非線形素子２３ｃと、非線形素子２３ｃと並列に接続されると共に複合アンテナ素子２２のローカル発信器２２ｄとは異なる共振周波数のクリスタル発信器等のローカル発信器（発信周波数ｆＬ２）２３ｄとを備えている。
【００３２】
非線形素子２３ｃは、周波数ｆ０を有するＲＦ信号とローカル信号ｆＬ２とをミキシングする役割を果たす。
【００３３】
従って、アンテナ素子２１では、図３に示すように、各アンテナ素子２１，２２，２３で受信された信号の分離が可能となる。
【００３４】
ＲＦダウンコンバータ２５は、アレーアンテナ２４で受信した無線周波数信号を中間周波数に変換（検波）する。
【００３５】
受信回路２６は、ＲＦダウンコンバータ２５で変換したアナログ信号を適当なサンプリング周波数デジタル信号に変換する。
【００３６】
ベースバンド復調部２７は、受信回路２６から出力されたデジタル信号をベースバンド信号に復調する。
【００３７】
制御部２８は、ベースバンド復調部２７で復調された各アンテナ素子２１，２２，２３の信号を、ダイバーシティ機能、アダプティブ機能、ＭＩＭＯ機能等としての制御を行い、高いＳＮ比を有する受信システムを実現する。
【００３８】
図４は、２素子（変調散乱素子−ダイポールアンテナ素子）アレイアンテナを用いた選択性ダイバーシティ制御を行った受信確率のグラフ図であり、同図に示した単独素子を使用した場合の受信確率のグラフ図と比較すると、受信性能が向上されていることが分かる。
【００３９】
図５は本発明の受信アレイアンテナ装置の変形例を示すブロック図である。この図５に示すように、複合アンテナ素子２２，２３をＲＦダウンコンバータ２５に接続して複合アンテナ素子２２，２３で受信した信号を直接受信回路２６に取り込むようにしても良い。
【００４０】
図６は本発明の受信アレイアンテナ装置の応用例を示す受信アレイアンテナ装置の要部の斜視図である。この図６に示すように、アンテナ素子２１と実質的に同一機能を備えたチップアンテナ３１と、一対の棒状アンテナ体２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂと実質的に同一の機能を有する複合アンテナ素子３２，３３，３４と、薄板状アンテナグランド３５と、給電線３６とを備え、モノポールアレイアンテナを構成している。
【００４１】
各複合アンテナ素子３２，３３，３４は、チップアンテナ３２ａ，３３ａ，３４ａと、このチップアンテナ３２ａ，３３ａ，３４ａの給電点（半田付）に接続された非線形素子（ダイオード）３２ｂ，３３ｂ，３４ｂと、この非線形素子３２ｂ，３３ｂ，３４ｂに並列に接続されたローカル発信器３２ｃ，３３ｃ，３４ｃとを備えている。
【００４２】
このような構成とすることにより、携帯電話などへの適用がより一層容易となる。
【００４３】
ところで、上記実施の形態では、非線形素子２２ｃ，２３ｃ、又は非線形素子３２ｂ，３３ｂ，３４ｂとしてダイオードを用いた場合を示したが、ミキシング機能を備えた素子、例えば、トランジスター等を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の受信アレイアンテナ装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の受信アレイアンテナ装置の要部の斜視図である。
【図３】本発明の受信アレイアンテナ装置で受信される信号の分離を示すグラフ図である。
【図４】本発明の受信アレイアンテナ装置を示し、変調散乱素子−ダイポールアンテナ素子又は単独素子を使用した場合の受信確率のグラフ図である。
【図５】本発明の受信アレイアンテナ装置の変形例のブロック図である。
【図６】本発明の受信アレイアンテナ装置の応用例のアンテナ装置の要部の斜視図である。
【図７】従来の受信アレイアンテナ装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４５】
２０…受信アレイアンテナ装置
２１…アンテナ素子
２１ａ…棒状アンテナ体
２１ｂ…棒状アンテナ体
２２…複合アンテナ素子
２２ａ…棒状アンテナ体
２２ｂ…棒状アンテナ体
２２ｃ…非線形素子
２２ｄ…ローカル発信器
２３…複合アンテナ素子
２３ａ…棒状アンテナ体
２３ｂ…棒状アンテナ体
２３ｃ…非線形素子
２３ｄ…ローカル発信器
２４…アレイアンテナ
２５…ＲＦダウンコンバータ
２６…受信回路
２７…ベースバンド復調部
２８…制御部
３１…チップアンテナ
３２…複合アンテナ素子
３２ａ…チップアンテナ
３２ｂ…非線形素子
３２ｃ…ローカル発信器
３３…複合アンテナ素子
３３ａ…チップアンテナ
３３ｂ…非線形素子
３３ｃ…ローカル発信器
３４…複合アンテナ素子
３４ａ…チップアンテナ
３４ｂ…非線形素子
３４ｃ…ローカル発信器
３５…薄板状アンテナグランド
【図１】
2006174186.tif 000003
【図２】
2006174186.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006174186.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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