(57)【要約】      （修正有）【課題】スロットによって接続された少なくとも２つのアンテナから成り、コモン・スロットを有する電磁波信号を受信し及び／又は送信することを目的とする放射装置に関する。【解決手段】接続手段（Ｌ、Ｐ）は、少なくとも１つのアンテナ（Ａ１，Ａ２）を、電磁波信号の処理手段へ接続できるようにする。接続手段（Ｌ、Ｐ）は、処理手段へ接続された２つの接続ライン（Ｌ１、Ｌ２）を含む。２つのライン（Ｌ１、Ｌ２）は、開回路で終端しており、２つのアンテナ（Ａ１、Ａ２）のコモン・スロット（ＦＣ）へ電磁波的に結合されている。これによって、接続ライン（Ｌ１、Ｌ２）上にあるスイッチング装置（３ａ）を用いて、接続が、一方のラインから他方のラインへスイッチされるときに、２つのアンテナ（Ａ１、Ａ２）の電磁波信号間の位相差が導入される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波信号を受信し及び／又は送信し、コモン・スロットを有するスロット接続アンテナ・タイプの少なくとも２つの手段と、
前記の受信し及び／又は送信する２つの手段のうち少なくとも１つを、電磁波信号の処理手段へ接続する接続手段と、
を有する、前記電磁波信号を受信し及び／又は送信するための放射装置であって；
前記接続手段は、前記処理手段へ接続された２つの接続ラインを含み、
前記２つの接続ラインは、開回路によって終端しており、前記の受信し及び／又は送信する２つの手段の前記コモン・スロットに電磁的に結合され、前記接続ライン上に存在するスイッチング装置を用いて、一方のラインから他方のラインへ接続がスイッチされたときに、前記の受信し及び／又は送信する２つの手段の電磁波信号間に、位相差を導入できるようにしたことを特徴とする放射装置。
【請求項２】
前記の受信し及び／又は送信する２つの手段は、前記コモン・スロットとともにペアでグループに分けられ、前記ペアの接続は、前記２つの接続ラインにより実現され、前記の受信し及び／又は送信する手段の前記ペアの対称軸から異なる距離で、前記コモン・スロットと交わるようにし、前記の受信し及び／又は送信する手段の間に、前記位相差を導入できるようにすること、を特徴とする請求項１記載の放射装置。
【請求項３】
前記ペアは、前記２つの同一接続ラインによって接続された２つのペアのグループによって分けられており、前記２つのペアのうちの１つの接続のための１つのライン上に、固定位相差が導入されること、を特徴とする請求項２記載の放射装置。
【請求項４】
前記の受信し及び／又は送信する手段は、Ｎ個のスロットをＮ個のブランチを有するコモン・スロットに対し接続することにより、Ｎ個の受信し及び／又は送信する手段のグループに分けられ、
接続ラインは、互いに絶縁され、前記Ｎ’個のブランチを、前記コモン・スロットの中心に形成し、
前記コモン・スロットのブランチに関して、順番にオフセットされるよう配置されること、を特徴とする請求項１記載の放射装置。
【請求項５】
前記Ｎは偶数であること、を特徴とする請求項４記載の放射装置。
【請求項６】
前記Ｎ’は、Ｎ’＝Ｎであること、を特徴とする請求項４又は５記載の放射装置。
【請求項７】
前記の受信し及び／又は送信する手段は、中心点の周囲に均等に間隔が置かれたたて型アンテナ列であることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の放射装置。
【請求項８】
前記接続ラインは、マイクロストリップ・ラインまたは共面ラインによって構成されることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の放射装置。
【請求項９】
前記スイッチング装置は、少なくとも１つのダイオードを有することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の放射装置。
【請求項１０】
前記スイッチング装置は、前記接続ラインのうち、一方の接続ラインまたは他方の接続ラインを選択的にアクティブにするための分離されたスイッチであることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の放射装置。
【請求項１１】
前記スイッチング装置は、前記接続ラインのうち、一方の接続ラインまたは他方の接続ラインを選択的にアクティブにするための統合されたスイッチであることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の放射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロット接続アンテナ・タイプの電磁波信号を受信し及び／又は放射する少なくとも２つの手段を有する、電磁波信号を受信し及び／又は放射する放射装置に係り、より詳細には、それらのアンテナは、前記の受信し及び／又は送信する手段のうち少なくとも１つを、電磁波信号処理手段へ接続するコモン・スロットおよび接続手段を有する。
【背景技術】
【０００２】
「インドア」通信の分野において、無線リンクは、室内の異なるデバイスを接続することを必要とする。このために、電磁波信号を受信し及び／又は伝送する手段またはたて型アンテナ・テイパード・スロットタイプのアンテナが使用される。そのようなアンテナは主に、金属基板上で実現するテイパード・スロットによって構成され、一般にビバルディアンテナまたはＬＴＳＡ（リニア・テイパード・スロット・アンテナ）と呼ばれる。そのようなアンテナは、基板の平面で放射するため、より簡単にデバイスへと統合できる。このタイプのいくつかのアンテナが使用されると、例えばネットワークにおいて、放射装置の接続は、急速に複雑になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ビバルディアンテナの寸法決めは、当業者には既知である。それは、図１に示すように、アンテナＡ１（ビバルディ・プロファイル）の寸法決めと、接続ポートＰにリンクされた接続ライン２の寸法決めと、ライン２のエネルギーをアンテナＡ１に伝送するライン２／スロットＦ１遷移部分の寸法決めの３つに分けて考えることができる。ライン２およびスロットＦ１との間のエネルギーの正確な結合を確保するために、接続ライン２およびアンテナＡ１のスロットＦ１の相対的位置に関する、特定の幾何学的条件における位置を獲得する必要がある。その一例が、例えば米国特許第６，２４６，３７７号明細書に記載されている。
【０００４】
ビバルディーアンテナＡ１およびＡ２をネットワーク中に設置するための２つの技術がある。第一の技術は図２に示され、２つのアンテナを同じライン２によって直列接続することを含む。ライン２／スロットＦの２つの遷移部分間のラインの長さが、連続的な２つのアンテナＡ１およびＡ２によって伝送または受信される信号間の位相差を決定する。例えば、マイクロストリップ・ライン技術などによって、実現した接続ラインの下での誘導波長のライン長さの奇数倍、すなわちＬ＝ｎＬｍ／２（ｎ＝２ｋ＋１でｋが整数）を採用することによって、透過フィールドＥ１およびＥ２が、２つのアンテナＡ１およびＡ２の対称軸に関して左右対称になる。そのような直列接続のために、アンテナＡ１およびＡ２への結合は、振幅および周波数位相差の観点から異なる。これは、接続ポートＰから各アンテナＡ１およびＡ２へのライン長さに起因する。
【０００５】
第二の技術は図３に示され、アンテナの並列接続から成る。Ｌ１およびＬ２の長さの差が、透過フィールドＥ１およびＥ２間の位相差を決定する。等間隔、あるいは｜Ｌ１−Ｌ２｜＝ｎ＊Ｌｍ（ｎは整数）を採用することによる、透過フィールドＥ１およびＥ２は、図３に示すとおりである。この接続技術は、安定した接続を提供するが、より複雑な接続回路を必要とする。特に、アンテナの本数が増えると、接続ネットワークの寸法決めも拡大し、その実行において、構成部品の使用が必要となる。その結果、構造費用も高くなる。
【０００６】
一解決法が欧州特許０，３０１，２１６号明細書に記載されており、それは、２つのライン／スロット遷移部分を、図４に示すように、１つのライン２／スロットＦＣ遷移部分とスイッチすることである。その結果、１つのライン２／スロットＦＣ遷移部分のみがあるため、スロットＦＣは、アンテナＡ１およびＡ２の中の２つの先端部分で終端する。スロットＦＣへのライン２の結合エネルギーは、アンテナＡ１およびＡ２へ均等に向けられる。
【０００７】
しかし、そのような放射装置は、固定した放射パターンを保有し、特に、ライン２が、Ａ１およびＡ２と均等な距離の場所で、スロットに入り込むとき、アンテナの対称軸において、ナルを有する。そのような特性は、放射装置における優れた等方性を要するアプリケーションのフレームワーク内では、極めて不利となり得る。
【０００８】
本発明は、簡単な接続で、動的に放射パターンを変更できる放射パターンを提示する放射装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、冒頭部分で記載した放射装置に関するものであり、その中に、処理手段へ接続された２つの接続ラインを含み、その２つの接続ラインは、２つの受信し及び／又は送信する手段のコモン・スロットに電磁波的に結合されている開回路で終端しており、接続ライン上に設けられた少なくとも１つのスイッチング装置を用いて、一方のラインから他方のラインへ接続がスイッチされたときに、２つの受信し及び／又は送信する手段の電磁波信号間に位相差が導入されるようにする。
【００１０】
実際に、２つのアンテナに共通するスロットへ結合された２つのラインによって可能にされた共通接続は、放射装置の放射パターンを、一方のラインから他方のラインへスイッチすることによって、変調することができる。
【００１１】
一実施例によると、受信し及び／又は送信する手段は、１つのコモン・スロットとともに、ペアでグループ分けされており、各ペアの接続は、受信し及び／又は送信する手段のペアの対称軸から異なる距離で、コモン・スロットを分け入るように、設置された２つのラインを用いて実現され、受信し及び／又は送信する手段のペアの間に位相差を導入できるようにする。
【００１２】
この場合、例えば１つのラインは、アンテナの対称軸上の中心にあり、他方のラインは、波長の４分の１の差で中心から外れている。ここで、１８０℃の位相差が、ペアの２つのアンテナによって送信された信号間に導入される。したがって、その放射パターンは、軸中にはナル・ポイントがない。
【００１３】
一実施例によると、ペアは、２つのペアが、２つの同一ラインによって接続されているグループによって分けられており、２つのペアのうち１つの接続の１つのライン上に、固定位相差が導入される。
【００１４】
本実施例は、例えば、４つのアンテナが、２つのラインで制御できるようにする。例えば、固定位相差は、１８０℃である。
【００１５】
一実施例によると、受信し及び／又は送信する手段は、Ｎ個の受信し及び／又は送信する手段にグループ分けされ、そのグループ分けは、互いに絶縁したＮ個のブランチ、接続ラインを有するコモン・スロットにおけるＮ個のスロットを接続することによってなされ、Ｎ’個のブランチは、コモン・スロットの中心に置かれ、コモン・スロットのブランチに関係して、交替に中心から外れるよう配置される。
【００１６】
本実施例は、多数のアンテナの簡易化した接続を可能にする。例えば、各ラインが個々の基板を占める多層基板において、有益的に用いられる。
【００１７】
偶数Ｎを選択することは有益的である。Ｎ’＝Ｎを選択することもまた有益的である。このようにして、ローテーション・シフトは、ラインが、コモン・スロットのブランチ間に形成される各角度扇形へと互いに差し込まれるようにする。
【００１８】
一実施例によると、受信し及び／又は送信する手段は、中心点の周りに均等に間隔が置かれたビバルディタイプのアンテナである。
【００１９】
そのようなアンテナは、当業者によって一般に使用され、既知である。本発明は、これらのアンテナにも有益的に実現されるが、例えば、プリント・ダイポールおよびＬＴＳＡ（リニア・テイパード・スロット・アンテナ）装置などの、ライン／スロット遷移部分によって接続された、いかなるタイプのアンテナによってもまた、実現できる。
【００２０】
一実施例によると、接続ラインは、マイクロストリップ・ラインまたは共面ラインによって構成される。
【００２１】
一実施例によると、スイッチング装置は、少なくとも１つのダイオードを含む。
【００２２】
他の実施例によると、スイッチング装置は、１つの接続ラインまたはもう一方の接続ラインを選択的にアクティブにするための分離したスイッチを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明のその他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら説明する、様々な実施例の記述によって明らかになる。
【実施例】
【００２４】
図５ａおよび５ｂは、本発明の第一実施例を示す。これらの図面には、２つのアンテナＡ１およびＡ２が、同一ライン（Ｌ１またはＬ２）およびスロットＦＣ遷移部分によって接続され、給電されている。ポートＰに連結されている、スロット上のラインＬ１およびＬ２の位置によって、Ａ１によって伝送された信号Ｅ１およびＡ２によって伝送された信号Ｅ２との位相差が決定される。この位相差は、ライン／スロット遷移部分とアンテナＡ１／Ａ２間の距離差によるものである。
【００２５】
これは、ライン／スロット遷移部分の位置によって、異なるパターンを得られる。したがって、２つのアンテナＡ１およびＡ２間の角度が９０℃のとき、図６ｂに示すように、２つの別個のアンテナ指向性図が得られる。
【００２６】
本図面に示すように、ラインＬ１が、アンテナＡ１およびＡ２から等距離のところのスロット部分を交差するとき、ラインＬ１による接続に対応するパターンＤ１が、軸においてナルを有するが、それは、送信される信号が、アンテナＡ１およびＡ２のレベルで、同一振幅および位相である一方、この軸に沿って、反対位相において、マイナスに再結合するからである。しかし、ラインＬ２は、スロット中の４分の１の誘導波長Ｌｓ／４だけオフセットされており、これによって、９０℃の位相差を導入することができる。したがって、１８０℃の位相差は、アンテナＡ１に到達する信号と比較して、アンテナＡ２に到達する信号上に導入される。２つのアンテナによって送信された放射は、こうして、軸に沿って建設的に再結合される。したがって、ラインＬ２に対応するパターンＤ２は、軸に沿ってのナルはもはや有さない。
【００２７】
図５ａおよび５ｂは、２つのラインＬ１およびＬ２間にあるスイッチング装置３の実行によって異なっている。スイッチング装置は、１つのラインの接続をもう一方のそれへスイッチすることができ、その結果、様々な放射パターンの構造を得ることができる。
【００２８】
図５ａにおいて、スイッチング装置３ａは、ラインＬ１およびＬ２の末端に、ダイオードが含まれ、ライン上の結合を許可し、一方で禁じることができる。
【００２９】
図５ｂにおいて、ラインＬ１およびＬ２間のスイッチング装置３ｂは、例えば、ＳＰＤＴ（シングル・ポート・ダブル・スルー）など、分離または統合されたスイッチを含む。
【００３０】
図５の実施例に示すように、１つのラインは、アンテナの対称軸上の中心にあり、他方のラインは、中心から外れている。しかし、そのような接続ラインは両方とも、中心から外れ、アンテナから様々な距離に設置されてもよい。これは特に、本発明に係る装置における２つのアンテナの間に導入される位相差を、制御し、大域的な放射パターンを制御することができる。
【００３１】
放射パターンの多様性の概念は、図５の装置に示すように、アングルαのいくつかの値のシミュレーションにおいて認識される。放射パターンに関する結果は図６に示されている。アンテナ間の角度に関わらず、効果的な多様性が、接続ラインがオフセットのときの最大放射位置において、放射ナルとともに見出される。最大とナルの形状および位置は、アンテナ間の距離および角度次第である。この幾何学的位相差が、電気的位相差に加えられる。この効果は、本発明に特有であり、その装置に所望の放射パターンを得るための寸法決めをすることができる。
【００３２】
このライン間の移行は、例えば、マイクロストリップおよび様々なスロットが正確に作動していることが明らかである。２つのアンテナが同一スロットに組み込まれ、同一ラインに接続されるとき、結果として、電気回路図の観点からすると、アンテナ・インピーダンスを並列に置くことになる。図７ａに示すように、アンテナＡの本数が増えるとき、コモン・スロットは、電磁波信号が結合される方向へブランチＢを有し、複数のブランチＢが、ブランチＢで構成されるラインＬ／コモン・スロット遷移部分の同位置レベルで交差している。図７ｂに示す電気回路図の観点からすると、これは、アンテナＡのインピーダンスＺＡを直列に置く結果となる。したがって、同一ラインＬによって接続されるアンテナの本数を増やすことが可能になる。本発明の一実施例で、放射装置のアンテナの本数の増設は、図８に示される。４つのアンテナＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４がそれぞれ、Ａ１、Ａ４およびＡ２、Ａ３でペアになっており、ペアはそれぞれ、ＦＣ１およびＦＣ２のコモン・スロットでグループ分けされている。そのような構造は、平行接続を提示し、良好な大域幅を有するので、様々な周波数での動作を可能にする。スイッチング装置３は、スイッチによって構成され、例えば、図５ａに示される２つのダイオードを有し、スロットＦＣ１およびＦＣ２を、ラインＬ１およびＬ２のうち一方のラインまたは他方のラインに接続することを可能にする。スイッチング装置３は、接続ポートに接続されており、その接続ポート自体は、信号給電及び／又は処理手段へ接続されている。
【００３３】
接続が、ラインＬ１からラインＬ２へスイッチするとき、アンテナＡ３に存在する信号Ｅ３が、アンテナＡ２に存在する信号Ｅ２に関して１８０℃の位相シフトがなされ、図８上に、ベクトルＥ３の方向付けにおける変化によって表される。１８０℃の位相差が導入されるとき、アンテナＡ３中の信号Ｅ３の方向付けは、図８に示すように変化する。
【００３４】
電磁波信号のパターンも同様であり、アンテナＡ４およびＡ１に関してもすべてのことが同様である。しかし、放射パターンの多様性についての真の観測を可能にする位相変化を得るためには、アンテナペアＡ１およびＡ４の隣のラインＬ１上に、１８０℃の固定位相差が実行される。
【００３５】
アンテナの本数を増設できる他の実施例は、図９に示される。本図面では、４つのアンテナＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４が、コモン・スロットＦＣによって、４つに枝分かれした星形状に接続されている。図１０に示すように、これらのアンテナは、例えば、グラウンド層Ｍの中に彫り込まれている。第一の給電ラインＬ１は、グラウンド層Ｍの上の第一の基板Ｓ１上に配置され、第二の給電ラインＬ２は、グラウンド層Ｍの上の第二の基板Ｓ２上に配置される。従って、ラインは相互に絶縁されている。この構造は、例えば、ＦＲ４などの、低価格の多層基板Ｓが使用される際に有益的である。このタイプの基板は、特にＲＦボードの実行に使用することができる。
【００３６】
そのような多層基板は、アンテナおよびその接続手段を、該アンテナおよびその接続手段の間への追加の要素を使用せずに、同一基板上に実現させることができる。
【００３７】
したがって、そのようにして得た放射装置は、整合のための動作帯域幅および送信においても、アンテナ間の均等なエネルギー分配を有する。接続間の優れた固有の絶縁によって、本実施例は、ライン間に、追加の要素を必要としない。放射の充分な多様性が得られるため、各ラインに得られる放射パターンは、相補的である。
【００３８】
図１１は、図９に示される４部分から成るアンテナ構成のリリーフ図における、放射パターンＤａおよびＤｂを示す。これらのパターンＤａおよびＤｂは、それぞれＬ１またはＬ２のうちの１つに得られるため、異なっており、優れた補助性を示していることが分かる。したがって、一方のラインから他のラインへスイッチすることによって、動的に構造可能な放射が利用できる。そのようなパターンの補助性は、図６にも、二次元ではあるが、２つのアンテナのみの場合として示されている。
【００３９】
本発明は、上述の実施例に限定されず、当業者は、例えば、本発明の原理に係る接続アンテナの増設などの、様々な実施例の変形の存在を認識すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は従来技術に係るスロット／ライン結合タイプのアンテナの接続のブロック図である。
【図２】図２は従来技術に係るスロット／ライン結合タイプの２つのアンテナの直列接続のブロック図である。
【図３】図３は従来技術に係るスロット／ライン結合タイプの２つのアンテナの並列接続のブロック図である。
【図４】図４は従来技術に係るスロット／ライン結合タイプの２つのアンテナの有益的な並列接続のブロック図である。
【図５】図５ａおよび５ｂは本発明において用いられる２つのアンテナの接続手段のブロック図である。
【図６】図６ａ乃至６ｃは図５の装置の２つのアンテナ間の角度の作用としての放射パターンを示す。
【図７ａ】図７ａは２Ｎアンテナのある放射装置を示す。
【図７ｂ】図７ｂは図ａに対応する回路図である。
【図８】図８は２つのアンテナのペアがある本発明の実施例のブロック図である。
【図９】図９はＮ＝４のアンテナのある本発明の実施例のブロック図である。
【図１０】図１０は図９で提案された放射装置の断面図である。
【図１１】図１１ａおよび図１１ｂは図９に示された放射装置で得られた放射パターンのレリーフ図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４        受信し及び／又は送信する手段
ＦＣ                          コモン・スロット
Ｌ、Ｐ                        接続手段
Ｌ１、Ｌ２                    接続ライン
３                            スイッチング装置
Ｄ１、Ｄ２                    放射パターン
Ｂ                            ブランチ
Ａ                            アンテナ
ＺＡ                          インピーダンス
Ｓ                            基板
【図１】
2006033837.tif 000003
【図２】
2006033837.tif 000004
【図３】
2006033837.tif 000005
【図４】
2006033837.tif 000006
【図５】
2006033837.tif 000007
【図６】
2006033837.tif 000008
【図７ａ】
2006033837.tif 000009
【図７ｂ】
2006033837.tif 000010
【図８】
2006033837.tif 000011
【図９】
2006033837.tif 000012
【図１０】
2006033837.tif 000013
【図１１】
2006033837.tif 000014