(57)【要約】【課題】異なる形状上の制約をもつ機器の２つのアイテムに一体化されるシステムが同一であることができるように、様々な形状構造に応じて使用できるアンテナシステムを提案する。【解決手段】本発明は、無線リンクに使用されるよう設計されたアンテナシステム（１０、５０）に関し、受信（Ｒｘ）及び送信（Ｔｘ）に対するそれぞれの偏波方向を有し、該偏波方向は、前記第１のシステムとは異なる使用の形状構造の同様のシステムの送信及び受信に対する偏波方向と一致している。  本発明により、同一の装置を別々のアイテム及び異なる位置で実現させることが可能となり、アンテナ対を正確に機能させることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏波方向により受信（Ｒｘ）動作する第１の放射要素と、第２の偏波方向により送信（Ｔｘ）動作する第２の放射要素を有する少なくとも２つの放射要素を有する送信及び受信の際に動作する無線リンクのためのアンテナシステムにおいて、
前記第１及び第２の放射要素が隣接して位置決めされ、第１のアンテナシステムが、前記第１のアンテナシステムに対して平行又は９０°に向けられた同一の第２のアンテナシステムとともに動作することを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２】
前記放射要素が第１のリジッド基板上に実現され、
前記第１のリジッド基板は前記放射要素を受容する部分を越えて伸びるフレキシブル材料の層を含み、
前記フレキシブル材料層が、その他方の先端で第２のリジッド基板を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記フレキシブル材料の層（１３）が前記リジッド基板の内層を構成することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記放射要素（１１）が、前記第１のリジッド基板の面に放射することを特徴する請求項１から３のうちのいずれか１つに記載のシステム。
【請求項５】
前記放射要素（１１）が、プリント回路技術を使用して実現されることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記放射要素（１１）が、スロット型、ビバルディ型、プリントダイポール型、八木ダイポール型から選択される構造を有することを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記放射要素（１１）が、前記第１のリジッド基板の面に対して垂直な面に放射することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１つに記載のシステム。
【請求項８】
前記放射要素（１１）が、プリント回路、誘電体技術、セラミック技術、３Ｄメタル技術の中から選択された技術を使用して実現されることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１及び第２の偏波方向が直交し、第２のアンテナシステムが第１のアンテナシステムに対して９０°に向けられていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記放射要素が、導波管、マイクロストリップパッチ、ダイポール、放射スロットの中から選択されることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
送信動作の放射要素（Ｔｘ）を取り囲む受信動作の２つの放射要素（Ｒｘ１、Ｒｘ２）を有する３つの放射要素を有することを特徴とする請求項１−１０のいずれか１つに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線リンクで使用されるよう設計されたアンテナシステムに関し、さらに具体的には、高ビットレートの映像伝送のための室内環境で使用されるように設計されたアンテナシステムに関する。こうしたシステムは、ダイバーシチを一体化するトポロジーを有さなければならない。
【背景技術】
【０００２】
例えば無線リンクを使用してスクリーンとフロントエンドボックスを結びつけるデジタルテレビの分野がこうした状況に、直面している。
【０００３】
従って、このことは同一製品の一部であるが、異なる形状と方位を有する機器の２つのアイテムでの無線リンクの実現を意味する。放射装置を一体化しなければならない制約から、主に機器の形状及び構成が決定される。このことがアンテナの型の選択を条件付ける。現在、こうしたアンテナは偏波されるので、例えば、同一製品の２つのアイテムの機器における２つの異なる構造の使用は、しばしば、２つの異なる放射装置構造の使用を引き起こす。このことが開発及び製造コストを発生させる、というのは、異なる装置が開発されねばならないからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、異なる形状上の制約をもつ機器の２つのアイテムに一体化されるシステムが同一であることができるように、様々な形状構造に応じて使用できるアンテナシステムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、送信及び受信の際に動作する無線リンクのためのアンテナシステムに関し、該システムは、第１の偏波方向により受信（Ｒｘ）動作する第１の放射要素と第２の偏波方向により送信（Ｔｘ）動作する第２の放射要素を伴う少なくとも２つの放射要素を有する。この場合、第１及び第２の放射要素は隣接して位置され、第１のアンテナシステムは、第１のアンテナシステムに対して平行又は９０°に向けられた同一の第２のアンテナシステムとともに動作する。
【０００６】
同一のアンテナシステムの２つの形状的に異なる構造で受信及び送信の際に使用される偏波方向を保存することを可能にすることにより、本発明は、同一のシステムが異なる形状的制約を有する機器に使用されることを可能にする。このことにより開発及び製造コストが制限される、というのは、１つの構造しか必要ないからである。
【０００７】
１つの実施形態によると、放射要素は、放射要素を受容する部分を越えて伸びるフレキシブル材料の層を含む第１のリジッド基板上に実現され、フレキシブル材料層は、その他方の先端で第２のリジッド基板を有する。
【０００８】
こうしたシステムは、異なる形状上の制約を持つ機器の２つのアイテムに一体化することができ、アンテナシステム自体の構造を変更する必要はない。
【０００９】
１つの実施形態では、フレキシブル材料の層がリジッド基板の内層を構成する。
【００１０】
１つの実施形態では、１つが送信のため及び２つが受信のためである３つの異なる放射要素が使用される。
【００１１】
本実施形態は、障害物（壁、家具など）による信号の反射に起因する多重経路つまりマルチパスの現象に関連する伝搬路の悪化に悩まされる室内環境（建物内又は室内リンク）における無線リンクの従来の課題を解決する。さらに、この伝搬路が、例えば家の中にいる人々の動きに従って時間的に変化することもわかる。従って、受信された信号レベルの変動が、パスの加算又は減算の組み合わせにより起こる。この課題を解決するために、当業者は、２つの受信アンテナを使用して、受信に対する空間ダイバーシチ、偏波ダイバーシチ又は放射ダイバーシチを合成することを知っている。
【００１２】
第１の実施形態によると、放射要素は、該放射要素が一体化される第１のリジッド基板の面に放射する。該放射要素は、例えばスロット、ビバルディ、プリントダイポール、八木ダイポール型といったプリント回路技術を使用して実現される。
【００１３】
第２の実施形態によると、放射要素は、該放射要素が一体化される第１のリジッド基板の面に対して垂直な面に放射する。該放射要素は、プリント回路技術、誘電体技術、セラミック技術、３Ｄメタル技術の中から選択される技術を使用して実現できる。
【００１４】
本発明の１つの特徴によると、第１及び第２の偏波方向が直交し、第２のアンテナシステムは第１のアンテナシステムに対して９０°の方向に向けられる。
【００１５】
こうしたアンテナトポロジーは、機器のアイテムに容易に一体化できる。送信及び受信間の偏波の直交性が、異なる方向性（通常は水平（フロントエンドボックス）及び垂直（プラズマスクリーン））を有する機器のアイテムに、このアンテナの解決策を整合させることができるように使用される。実際、我々に興味がある高ビットレートリンクに対して、機器の２つのアイテム間のリンクはほとんどの場合直視できる。これは、機器の第１のアイテムの送信アンテナの偏波が、機器の第２のアイテムの受信アンテナのそれと同じである場合、そのリンクが最適であることを意味する。逆の場合もまた同様である。
【００１６】
１つの実施形態によると、放射要素は導波管、マイクロストリップパッチ、ダイポール、放射スロットの間から選択され、導波管はスズを張って打ち抜かれたメタル又はメタル挿入を伴うプラスチック成形から作ることができ、また正方形であることもできる。
【００１７】
本発明の別の特徴及び利点は、異なる非限定的な実施形態の記述を読むことで明らかとなり、その記述は添付の図面に関連して行なわれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の１つの実施形態によるアンテナシステム１０を示している。システム１０は、第１のリジッド基板１１の上に一体化された３つの放射要素（Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｔｘ）及び第２のリジッド基板１２の上に一体化されたこれらの放射要素の制御回路を含む。制御回路は通常、マイクロ波機能とベースバンド機能及びデジタル機能を含む。システム１０は、両方の平らなリジッド基板１１及び１２間にフレキシブル材料層１３を含む。１つ又はそれ以上のマイクロストリップ線路１４が、リジッド基板１１及び１２間の結合を作り出すようにこのフレキシブル部分１３の上に一体化される。フレキシブル部分１３は、放射要素が一体化されるリジッド基板１１の一定の位置を維持しながら、フレキシブル層１３を折り返すことにより装置１０の形状構造を変更するために使用できる。リジッド基板１１及び１２は、好ましくは平坦であり、クリップ又は平坦な溝といった取り付け手段を有することができる。
【００１９】
リジッド材料層は、例えばＦＲ４型材料といった低価格材料で作られる。フレキシブル材料層はカプトン型材料で作られ、リジッド基板１１及び１２の内層も構成する。この最後の特徴により、リジッド基板１１及び１２のそれぞれに提供される機能間の線路の不連続を回避することができる。ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）又はポリブチレン・テレフタレート（ＰＢＴ）又は熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）型の派生ポリエステルといったプラスチック材料のような別のフレキシブル材料もまた、本発明による装置での使用に適する。
【００２０】
フレキシブル材料の使用により、使用に際しての大きな柔軟性と、所定の無線リンクに適する偏波方向を保持することによるアンテナシステムの位置決めが提供される。
【００２１】
図１で提案された２つの構造で得られる動作は、ＨＦＳＳの３次元電磁モデリングソフトウェア（Ａｎｓｏｆｔ）を使用してシミュレートされる。この目的のために、選択されたリジッド材料はＦＲ４型（Ｅｒ＝４．４；ｔａｎδ＝０．０２３；ｈ＝０．５４ｍｍ）であり、フレキシブル材料はカプトン型（Ｅｒ＝３．５；ｔａｎδ＝０．００９；ｈ＝０．０７５ｍｍ）である。特性インピーダンス５０オームのマイクロストリップ線路がシミュレートされた。５０オームのマイクロストリップ線路の幅は、回路部品と放射要素のリジッド基板のレベルで０．１４ｍｍに等しく、フレキシブル材料単体でのレベルでは０．１８５ｍｍである。
【００２２】
インピーダンス整合及び挿入損失の観点から得られた結果が、図２及び図３に示されている。曲線２ａは、図１ａの平坦なシステムに対して見られる反射係数を表し、曲線２ｂは、図１ｂの折りまげたシステムに対して見られる反射係数を表している。曲線３ａは、図１ａの平坦な装置に対して見られる挿入損失を示している。曲線３ｂは、図１ｂの折りまげた装置に対して見られる挿入損失を示している。従って、本発明のアンテナシステムが動作するのに必要な周波数領域において、フレキシブル基板上にかけられる機械力はインピーダンス整合又は挿入損失を悪化させないということが検証される。実際、反射係数は両方の場合とも非常に低く（＜−２５ｄＢ）、それは線路の先端の１つに注入されるほとんど全てのエネルギーがもう一方の先端に効率的に送られることを意味する。同様に、挿入損失が両方の線路構造で非常に低い（＜０．３ｄＢ）ことがわかり、それは、エネルギーがこの線路にそってほとんど消費されないことを意味する。
【００２３】
図４ａ及び図４ｂは、映像を再生するプラズマスクリーン４１と本発明による一対のアンテナシステム１０を使用するフロントエンドボックスとの間で実現される無線接続の２つの使用例を示している。映像内容の処理はさまざまであり、ケーブル又はサテライトデコーダ又はさらにはサーバから来る送信のデジタル受信から始まる。フロントエンドボックスはスクリーンから分離することができ、同じ部屋又は隣接する部屋に配置できる。従って、無線リンクは特にこうしたアプリケーションに適している。プラズマスクリーンは本質的に非常に平坦で、壁に取り付けられる、又は、ベース上に垂直位置に配置され、一方でフロントエンドボックスは平行６面体の形状で水平位置で使用される。プラズマスクリーンとフロントエンドボックスの特徴として、それらの形状の各ディメンションは直交している。無線リンクの実現に必要なアンテナシステムの設置により、これら２つの技術的要素の寸法の増大がもたらされないことが望ましいので、本発明がここで適用される。
【００２４】
図４ａでは、３つの異なる放射要素が一体化されている。１つは送信Ｔｘに対するもので、２つが受信Ｒｘ１及びＲｘ２に対するものである。矢印は使用されるリニア偏波の方向を表している。受信に対する２つの放射要素の使用により、受信に対するオーダ２のダイバーシチダイアグラムを得ることが可能となる。３つの放射要素により放射される波は、図に図式的に示される放射パターン４４及び４５に示されるように、水平なリニア偏波と基板の面内の長手方向の放射を有する。こうした場合、図１ａに示されるようなアンテナシステムが、折り曲げの制約なくフロントエンドボックスの上に水平に配置できる。しかし、スクリーンに対しては、スクリーンの厚さが小さいと仮定すると、同一のアンテナシステムはその寸法を垂直方向に伸ばさなければならない。従って、同一のシステムが垂直に配置されるが、放射及び偏波に関する互換性を確保するために、この位置決めは、図１ｂに示されるように、放射要素を一体化するリジッド基板が水平になるようにシステムが屈曲されることを必要とする。こうした装置を取り付けるために利用できる空間は、例えばスピーカー４３のレベルで見つかる。従って、偏波の方向は送信及び受信に対し互換である。
【００２５】
長手方向の放射を有する放射要素は、好ましくは、プリント技術を使用して実現され、例えばビバルディ、プリントダイポール、プリント八木型などといった構造に対応する。
【００２６】
図４ｂは別の例を示し、横方向の放射すなわち図４ｂに図式的に示される放射パターン４４及び４５のように、基板に対して垂直な面に放射する要素が使用される。このとき、無線リンクの構成が変化する。このとき、折りまげを必要とするシステムは、フロントエンドボックスの上に配置され別のシステムはスクリーンの上に垂直に平坦に配置される。
【００２７】
横方向の放射をもたらす放射要素は、プリント技術（パッチ、環状スロットアンテナなど）、誘電体又はセラミック（ＤＲＡ：誘導体共振器アンテナなど）、３Ｄメタル（ＰＩＦＡ：プレーナ反転Ｆアンテナ、導波管など）を使用して実現できる。
【００２８】
図５は、本発明の別の実施形態によるアンテナシステム５０を示している。この実施形態では、システムは少なくとも２つの放射要素を有し、１つは受信Ｒｘに対するもので１つは送信Ｔｘに対するものであり、互いに９０°で方向付けられた偏波方向を有する。図５では、３つの放射要素が示され、２つが受信Ｒｘ１及びＲｘ２に対するもので、１つが送信Ｔｘに対するものである。従って、受信に対する２のオーダのダイバーシチダイアグラムが得られる。放射要素Ｔｘにより放射される波は、放射要素Ｒｘにより受信される波に対して垂直な偏波を有する。故に、システムの１方を他方に対して９０°回転させたシステムの間で無線リンクを実現することが可能である。これにより、受信及び送信に対する偏波の方向を考慮する一方で、同一システムを様々な形状の対象に使用することが可能となる。
【００２９】
図５では、放射要素はオープン導波管技術で示されている。こうした構造は、例えば、スズを張ったスタンプメタル、プラスチック成形又は、折り曲げシートメタルで実現されるメタル挿入の２重成形を使用して作ることができる。成形は好ましくはスクリーンボックス及び／又はフロントエンドボックスと同時に実現できる。しかし、それらはプリント技術（パッチ、ダイポール、放射スロットなど）、ワイヤ−ベース技術の様な種々の技術を使用して作ることができる。前記技術のいくつかを同じ装置で使用することもできる。例えば、長方形の導波管を受信に対して及びダイポールを送信に対してである。長方形の導波管の代わりに正方形の導波管を使用して偏波ダイバーシチダイアグラムを付加することも可能である。
【００３０】
図５に示されるようなシステムは、有限要素法に基づいたＡｎｓｏｆｔ社のＨＦＳＳソフトウェアを使用することによりシミュレートされた。それは、隣接して配置され、寸法がａ＝１８ｍｍ、ｂ＝３６ｍｍ、ｈ＝４０ｍｍである３つの同一の長方形のオープン導波管を有する。各導波管の間の距離はｄ＝１３ｍｍである。従って全体の寸法は９８ｍｍ×３６ｍｍ×４０ｍｍである。これは、無線リンクが使用できる多くのアプリケーションと互換性がある。
【００３１】
５，５００ＭＨｚでの動作に対して得られる放射パターンが図６に表されている。それらは、別々のオープン導波管に対して得られた放射パターンに対応するが、第２の導波管Ｒｘ２の存在により導波管Ｒｘ１の放射パターンがわずかな歪みを伴う。逆の場合もまた同じである。
【００３２】
図７に示されるように、電磁漏洩を回避して優れた電磁互換性を得るために、図５の導波管の間に更なる遮蔽７０を置くことが可能である。この遮蔽７０は、導波管が配置されるプレートにより構成される。
【００３３】
図８は、図５に示されるシステム５０の使用例を示している。スクリーン８１では、装置５０が垂直に配置され、一方でフロントボックスエンド８２では、水平に位置される。
【００３４】
従って、本発明により、無線リンクが実現される対象の寸法を変更することなく、同一モデルのアンテナシステムを、様々な形状の多くのアプリケーションに対して使用することが可能となる。従って、本発明は得られる放射装置に対する非常に多機能のアプリケーションを有する。従って、無線リンクの実現が容易になる。本発明によりこうしたリンクの開発及び製造コストが低くなることがわかる。さらに、汎用製品に広く使用される材料が本発明による放射装置に使用でき従って、解決策のコストが削減される。
【００３５】
本発明は記載された実施形態に限定されず、当業者は、例えば変更された放射要素のダイバーシチダイアグラムの使用、リジッド及びフレキシブル部分の様々な設計可能性の存在を認めるであろう。わずかな制約は、例えば空港及び駅などにおけるパネル標示としての様々なアプリケーション及び解決策の合成ゾーンと互換性のある放射装置の寸法を見つけることである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の１つの実施形態による放射装置を、２つの異なる形状構造で図式的に示している。
【図２】図１ａ及び図１ｂの両構造での放射装置の反射係数を示す２つの曲線を示している。
【図３】図１ａ及び図１ｂの両構造での放射装置を用いて得られる挿入損失を示す２つの曲線を示している。
【図４】それぞれ縦方向の放射及び横方向の放射を伴う放射要素を含む図１の実施形態による放射装置を使用して実現された無線リンクを図式的に示している。
【図５】本発明の別の実施形態による放射装置を図式的に示している。
【図６】図５の放射装置の各導波管に対して得られる３Ｄ及び２Ｄの放射パターンを示している。
【図７】図５の実施形態による遮蔽された放射装置のダイアグラムである。
【図８】図５の実施形態による放射装置を使用して構成された無線リンクを図式的に示している。
【符号の説明】
【００３７】
１０  アンテナシステム
１１  リジッド基板
１２  リジッド基板
１３  フレキシブル材料層
１４  マイクロストリップ線路
４１  プラズマスクリーン
４３  スピーカー
４４  放射パターン
４５  放射パターン
５０  システム
７０  遮蔽
８１  スクリーン
８２  フロントエンドボックス
【図１】
2008541529.tif 000003
【図２】
2008541529.tif 000004
【図３】
2008541529.tif 000005
【図４】
2008541529.tif 000006
【図５】
2008541529.tif 000007
【図６】
2008541529.tif 000008
【図７】
2008541529.tif 000009
【図８】
2008541529.tif 000010
【国際調査報告】
2008541529.tif 000011
2008541529.tif 000012
2008541529.tif 000013
2008541529.tif 000014
2008541529.tif 000015
2008541529.tif 000016