(57)【要約】【課題】ＲＦ回路を用いずにディジタル信号をアンテナ素子を介して直接に送受信して非常に広い帯域で動作すると共に高い電力送信をするアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ素子１０を地板９とほぼ平行に配置し、アンテナ素子の他方の端である先端部分Ｂと地板９との間に地板９とアンテナ素子１０で形成される線路の特性インピーダンス（Ｒ０）の抵抗１１を接続し、アンテナ素子１０の給電部分Ａと地板９との問に複数の抵抗Ｒを直列に接続しそして給電部分Ａおよび複数の抵抗Ｒの相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々のスイッチＳＷを介して直流電源８を接続したものより成る送信部ＴＸを具備し、直列接続抵抗の和を特性インピーダンスにほぼ等しく設定し、外部制御信号によりスイッチＳＷを選択制御して送信信号波形を生成するアンテナ装置。【選択図】図１
2005072675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源、線状或いは板状のアンテナ素子、地板、複数のスイッチ、複数の抵抗を有するアンテナ装置において、
アンテナ素子を地板とほぼ平行に配置し、
アンテナ素子の他方の端である先端部分と地板との間に地板とアンテナ素子で形成される線路の特性インピーダンスの抵抗を接続し、
アンテナ素子の給電部分と地板との問に複数の抵抗を直列に接続し、給電部分Ａおよび複数の抵抗の相互接続点と地板との問のそれぞれに各々のスイッチを介して直流電源を接続したものより成る送信部を具備し、
直列接続抵抗の和を特性インピーダンスにほぼ等しく設定し、
外部制御信号によりスイッチを選択制御して送信信号波形を生成することにより電波を送信することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
直流電源、任意形状のアンテナ素子、地板、複数のスイッチ、複数の抵抗を有するアンテナ装置において、
アンテナ素子を地板に対して任意に配置し、
アンテナ素子の給電部分と地板との問に複数の抵抗を直列に接続し、給電部分および複数の抵抗の相互接続点と地板との問のそれぞれに各々のスイッチを介して直流電源を接続したものより成る送信部を具備し、
アンテナ素子の他方の端である先端部分と地板との間に地板とアンテナ素子で形成される線路の特性インピーダンスの抵抗を接続し、
アンテナ素子の給電インピーダンスを入力端インピーダンスに設定すると共に直列接続抵抗の和を入力端インピーダンスの実数値にほぼ等しく設定し、
外部制御信号によりスイッチを選択制御して送信信号波形を生成することにより電波を送信することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求範２に記載されるアンテナ装置において、
アンテナ素子を地板の上側に配置すると共に、直流電源、複数のスイッチ、複数の直列接続抵抗を地板の下側に配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
直流電源、線状或いは板状のアンテナ素子、地板、複数の比較器、複数の抵抗を有するアンテナ装置において、
アンテナ素子を地板とほぼ平行に配置し、
アンテナ素子の給電部分と地板との問に複数の抵抗を直列に接続し、給電部分および複数の抵抗の相互接続点と地板との問のそれぞれに各々の比較器を介して基準電源を接続したものより成る受信部を具備し、
アンテナ素子の他方の端である先端部分と地板との間に地板とアンテナ素子で形成される線路の特性インピーダンスを接続し、
直列接続抵抗の和を特性インピーダンスにほぼ等し設定し、
各比較器の出力を時間的に観測することにより受信信号波形を形成して電波を受信することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
直流電源、任意形状のアンテナ素子、地板、複数の比較器、複数の抵抗より成るアンテナ装置において、
アンテナ素子を地板に対して任意に配置し、
アンテナ素子の給電部分と地板との問に複数の抵抗を直列に接続し、
アンテナ素子の他方の端である先端部分と地板との間に地板とアンテナ素子で形成される線路の特性インピーダンスを接続し、
給電部分および複数の抵抗の相互接続点と地板との問のそれぞれに各々の比較器を介して直流電源を接続し、
アンテナ素子の給電インピーダンスを入力端インピーダンスに設定すると共に直列接続抵抗の和を入力端インピーダンスの実数値にほぼ等しく設定し、
各比較器の出力を時間的に観測することにより受信信号波形を形成して電波を受信することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
請求項５に記載されるアンテナ装置において、
アンテナ素子を地板の上側に配置すると共に、直流電源、複数の比較器、複数の直列接続抵抗を地板の下側に配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】
請求項４ないし請求項６の内の何れかに記載されるアンテナ装置において、
アンテナ素子と直列接続抵抗との間に増幅装置を接続したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項８】
直流電源、線状或いは板状のアンテナ素子、地板、複数のスイッチ、比較器、複数の抵抗を有するアンテナ装置において、
アンテナ素子を地板とほぼ平行に配置し、
アンテナ素子の給電部分と地板との問に複数の抵抗を直列に接続し、給電部分および複数の抵抗の相互接続点と地板との問のそれぞれに各々のスイッチを介して直流電源を接続したものより成る送信部を具備し、
アンテナ素子の先端部分と地板との問に複数の抵抗を直列に接続し、先端部分および複数の抵抗の相互接続点と地板との問のそれぞれに各々の比較器を介して基準電源を接続したものより成る受信部を具備し、
外部制御信号によりスイッチを選択制御して送信信号波形を生成し電波を送信させ、或いは各比較器の出力を時間的に観測することにより受信信号波形を生成し電波を受信することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項９】
直流電源、線状或いは板状のアンテナ素子、地板、複数のスイッチ、複数の抵抗を有するアンテナ装置において、
アンテナ素子を地板とほぼ平行に配置し、
アンテナ素子の給電部分と地板との問に複数の抵抗を直列に接続し、給電部分および複数の抵抗の相互接続点と地板との問のそれぞれに各々のスイッチを介して直流電源を接続したものより成る送信部を具備し、
アンテナ素子の先端部分と地板との問に複数の抵抗を直列に接続し、先端部分および複数の抵抗の相互接続点と地板との問のそれぞれに各々のスイッチを介して直流電源とは極性を異にする直流電源を接続したものより成る第２の送信部を具備し、
更に、シリアル／パラレル変換部、第２のシリアル／パラレル変換部、伝達関数演算処理部、遅延処理部を具備し、
ディジタルの送信信号Ｓ（ｔ）をシリアル／パラレル変換部に直接送信すると共に、予め測定演算処理されているアンテナ素子の給電部分から先端部分までの伝達関数Ｔ（ｆ）および伝達時間△ｔを伝達関数演算処理部、遅延処理部において送信信号波形Ｓ（ｔ）に掛け算処理して信号Ｓ（ｔ’）（＝Ｓ（ｔ−△ｔ）・Ｔ（ｆ））を第２のシリアル／パラレル変換部に送信し、
シリアル／パラレル変換部においてシリアル／パラレル変換された送信信号Ｓｉ（ｔ）により送信部側のスイッチを選択制御して送信信号波形を生成すると共に、第２のシリアル／パラレル変換部においてシリアル／パラレル変換された掛け算処理して得られた信号Ｓｏ（ｔ’）により先端部分の送信部側のスイッチを選択制御して送信信号波形を生成し、
先端部分において、給電部分に生成された送信信号波形を先端部分に生成された信号波形により相殺して電波を送信することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１０】
請求項８に記載されるアンテナ装置において、
更に、シリアル／パラレル変換器、パラレル／シリアル変換部、加算部を有して、パラレル／シリアル変換部を介して出力される受信信号Ｒ（ｔ）を加算部において送信信号Ｓ（ｔ）に加算した結果の加算信号Ｓ’（ｔ）（＝Ｓ（ｔ）＋Ｒ（ｔ））をシリアル／パラレル変換器を介して出力してスイッチを選択制御して送信信号波形を生成することにより電波を送信することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１１】
任意形状のアンテナ素子或いは線状或いは板状のアンテナ素子、地板、複数のスイッチ、複数の比較器、複数の抵抗を有するアンテナ装置において、
アンテナ素子の給電部分と地板との問に複数の抵抗を直列に接続し、給電部分および複数の抵抗の相互接続点と地板との問のそれぞれに各々のスイッチを介して直流電源を接続したものより成る送信部を具備し、
アンテナ素子の先端部分と地板との問に複数の抵抗を直列に接続し、先端部分および複数の抵抗の相互接続点と地板との問のそれぞれに各々の比較器を介して基準電源を接続したものより成る受信部を具備し、
アンテナ素子の他方の端である先端部分と地板との間に地板とアンテナ素子で形成される線路の特性インピーダンスを接続し、
独立端子部と地板との問に複数の抵抗を直列に接続し、独立端子部および複数の抵抗の相互接続点と地板との問のそれぞれに各々のスイッチを介して直流電源を接続したものより成る独立送信部を具備し、
送信部の直流電源の電圧をＶｔ、受信部の基準電源の電圧をＶｒ、独立送信部の直流電源の電圧をＶｃとし、
送信部および独立送信部の各々の各スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を常に同一として独立送信部における独立端子部と地板との間の電圧をＶｃとし、
更に、独立送信部の電圧Ｖｃを受信部の基準電圧Ｖｒとして、
外部制御信号により送信部および受信部のスイッチを時間的にＯＮ、ＯＦＦ制御することにより、送信信号波形を生成して電波を送信し或いは比較器の出力を時間的に観測し受信信号波形を形成して電波を受信することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載されるアンテナ装置において、
アンテナ素子を地板の上側に配置すると共に、直流電源、複数のスイッチ、複数の直列接続抵抗を地板の下側に配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１３】
請求項８に記載されるアンテナ装置において、
独立端子部と地板との問に複数の抵抗を直列に接続し、独立端子部および複数の抵抗の相互接続点と地板との問のそれぞれに各々のスイッチを介して直流電源を接続したものより成る独立送信部を具備し、
送信部の直流電源の電圧をＶｔ、受信部の基準電源の電圧をＶｒ、独立送信部の直流電源の電圧をＶｃとし、
送信部および独立送信部の各々の各スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を常に同一として独立送信部における独立端子部と地板との間の電圧をＶｃとし、独立送信部の電圧Ｖｃを受信部の基準電圧Ｖｒとし、
更に、シリアル／パラレル変換部、第２のシリアル／パラレル変換部、伝達関数演算処理部、遅延処理部を具備し、
アンテナ素子の給電部分から先端部分までの伝達関数Ｔ（ｆ）および伝達時間△ｔを、送信部から伝達関数演算処理部および遅延処理部を介して受信部に参照信号を送信し、受信部でその信号を受信することにより予め測定しておき、
ディジタルの送信信号をＳ（ｔ）をシリアル／パラレル変換部に直接送信すると共に、アンテナ素子の給電部分から先端部分までの伝達関数Ｔ（ｆ）および伝達時間△ｔを伝達関数演算処理部および遅延処理部において送信信号Ｓ（ｔ）に掛け算処理した信号Ｓ（ｔ’）（＝Ｓ（ｔ−△ｔ）・Ｔ（ｆ））を第２のシリアル／パラレル変換部に送信し、シリアル／パラレル変換部においてシリアル／パラレル変換された送信信号Ｓｉ（ｔ）により給電部分側のスイッチを選択制御して送信信号波形を生成すると共に、第２のシリアル／パラレル変換部においてシリアル／パラレル変換された掛け算処理して得られた信号Ｓ（ｔ’）により先端部分側のスイッチを選択制御して送信信号波形を生成し、或いは、各比較器の出力を時間的に観測することで受信信号波形を形成し電波を受信することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載されるアンテナ装置において、
アンテナ素子の先端部分に接続されている抵抗を外し、その代わりに、先端部分と地板との問に複数の抵抗を直列に接続し、先端部分および複数の抵抗の相互接続点と地板との問のそれぞれに各々の比較器を介して直流電源を接続したものより成る第２の受信部を接続し、
第２の受信部と送信部の直流電源の電圧を同一とし、第２の受信部により受信される受信信号をＲ（ｔ）とするとき、送信信号Ｓ（ｔ）に受信信号Ｒ（ｔ）を足した信号Ｓ’（ｔ）（＝Ｓ（ｔ）＋Ｒ（ｔ））を入力信号として送信部のスイッチを時間的にＯＮ、ＯＦＦさせることで、送信信号波形を生成して電波を送信し、或いは受信部の各比較器の出カを時間的に観測することで、受信信号波形を形成して電波を受信することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１５】
請求項９に記載されるアンテナ装置において、
アンテナ素子の先端部分と第２の送信部との間に切断スイッチを挿入接続し、
この先端部分と地板との問に、複数の抵抗を直列に接続し、先端部分および複数の抵抗の相互接続点と地板との問のそれぞれに各々の比較器を介して基準電源を接続したものより成る受信部を具備し、
切断スイッチをＯＦＦにして送信信号Ｓ（ｔ）を受信部で受信することで、伝達関数Ｔ（ｆ）を測定し、送信中は切断スイッチをＯＮにし、
送信部のスイッチを時間的にＯＮ、ＯＦＦさせることで送信信号波形を生成して電波を送信し、或いは受信部の各比較器の出力を時間的に観測することで受信信号波形を形成して電波を受信することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載されるアンテナ装置において、
切断スイッチに接続しているスイッチを制御する信号Ｓｏ（ｔ’）を送信号Ｓ（ｔ）に加算した信号Ｓ’’（ｔ）（＝Ｓ（ｔ）＋Ｓｏ（ｔ’））を入力信号Ｓｉとして送信部のスイッチを時間的にＯＮ、ＯＦＦさせることで送信信号波形を生成し電波を送信し、或いは受信部の各比較器の出力を時間的に観測することで受信信号波形を形成して電波を受信することを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、アンテナ装置に関し、特に、送信機、受信機、周波数変換部、フィルタの如きＲＦ回路を用いずにディジタル信号をアンテナ素子を介して直接に送受信して、非常に広い帯域で動作すると共に高い電力送信をすることができるアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線機の従来例を図２２を参照して説明する。この従来例はベースバンド部をディジタルで構成した最新の無線機である。この無線機が受信をする場合、アンテナ部１に受信された入力信号は入力側高周波増幅器２１を通過して入力側ダウンコンバータ３１で周波数変換される。なお、３０は第１の局部発振器である。周波数変換された入力信号は、更に、入力側直交変換器４１により直交変換される。なお、４０は第２の局部発振器である。入力側直交変換器４１の出力データは、Ｉ側ＡＤ変換器５１１およびＱ側ＡＤ変換器５１２によりディジタルデータに変換される。ＤＳＰ６は、誤差算出＆係数計算部６１、パラメータ更新部６２、歪み補正部６３、π／４シフトＱＰＳＫマッピング部６４、フィルタ６５より成る。ここで、先のディジタル変換された入力データは、ＤＳＰ６に供給されてソフト的な回路で復調、信号処理されて信号データとなる。
【０００３】
この無線機が送信をする場合、送信データは、この逆に、ＤＳＰ６におけるπ／４シフトＱＰＳＫマッピング部６４、フィルタ６５、歪み補正部６３を介して信号処理され、Ｉ側ＤＡ変換器５２１およびＱ側ＤＡ変換器５２２においてＤＡ変換され、出力側直交変換器４２により直交変換され、出力側ダウンコンバータ３２で周波数変換され、出力側高周波増幅器２２を介してアンテナ部１に供給され、これから送信される。
【０００４】
以上の如き最新の無線機であっても、そのなすべきデータ処理の内のディジタル処理化することができるところは周波数変換、直交変換した後のデータであるに過ぎない。この様な事情から、高周波ＲＦによる送信、受信周波数、帯域、最低感度、送信出力は或る特定のものに限定されるので、或る程度特定の方式に適合する無線機しか製造することができない。そして、従来の無線機の性能はＲＦ回路の特性により大きく支配されていた。
【０００５】
図２３は無線機構造の受信部の今後に予測される改良、変化の方向を示す図である。上段は、図２２の現在最新の無線機でＩＱデータをディジタル変換してソフト的に変復調処理、信号処理を行うものである。中段は、次世代の無線機で、ダウンコンバートしたＩＦ信号をそのままディジタル信号にして、直交変換以後を全てディジタル処理で行う。下段は、究極の無線機で、アンテナに入力されたＲＦ信号を直接ディジタル信号にして処理を行うものである。なお、図２３において、ＦＰＧＡとは、ユーザ側において配線／プログラムの書き換えをすることができるゲートアレイのことである。
【０００６】
これらのことから、図２４に示されるが如きソフトウェアラジオが提唱されている（非特許文献１）。このソフトウェアラジオは、高周波ユニット、中間周波ユニット、ベースバンドユニットが全てソフトウェアで構成されており、そのソフトをダウンロードしてあらゆる方式に適合する無線機を実現するものである。このソフトウェアラジオを実現する上において、図２５に示される如く、ＡＤ／ＤＡ変換器に接続するアンテナはあらゆる方式の受信機に接続する必要上、その送受信帯域は非常に広い帯域であることが必要になる。広帯域なアンテナの実現は大変に困難である。更に、ＤＡ変換器に直接にアンテナが接続するので、所望の送信電力を得るには高出力なＤＡ変換器も開発する必要があり、このことも非常に困難である。即ち、従来の無線機は周波数変換部、ＲＦ部分その他の回路部はこの様にハードウェアで構成されているので、その性能が無線機の性能を決めていた。このため、各種の方式に接続する多モードの無線機を実現することが困難であった。また、アンテナ以外を全てディジタル回路で構成するソフトウェアラジオは、多モードの無線機を実現することはできるが、アンテナには非常に広帯域なものが不可欠となり、この様なアンテナの実現は大変難しかった。更に、ＤＡ変換器で高出力なものを作成することも非常に難しい。即ち、従来のアンテナ装置は、アンテナ以外を全てディジタル回路で構成するソフトウェアラジオに用いる場合、非常に広帯域なアンテナ素子とすることが困難である。更に、アンテナ受信部に直接接続されるＤＡ変換機で高出力なものを作成することも非常に難しい、という欠点があった。
【０００７】
【非特許文献１】浅野ほか「ＤＳＰを用いたソフトウェアラジオに関する研究」、平成１２度電子情報通信学会信越支部大会  Ｆ１。
【非特許文献２】「進行波アンテナ」、アンテナ工学ハンドブック、電子通信学会編、ｐ．９２．３０７。
【非特許文献３】「マイクロ波帯のＭＥＭＳ応用技術の動向」Ｄｅｓｉｇｎ  Ｗａｖｅ  Ｍａｇａｚｉｎｅ    ２００２  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアンテナ装置は、アンテナ以外を全てディジタル回路で構成するソフトウェアラジオに用いる場合、非常に広帯域なアンテナ素子を実現することが難しく、更に、アンテナ受信部に直接接続されるＡＤ／ＤＡ変換機で高出力または高感度なものを作成することが困難であるという欠点があった。
この発明は、以上の欠点を解消したアンテナ装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１：直流電源８、線状或いは板状のアンテナ素子１０、地板９、複数のスイッチＳＷ、複数の抵抗Ｒを有するアンテナ装置において、アンテナ素子１０を地板９とほぼ平行に配置し、アンテナ素子の他方の端である先端部分Ｂと地板９との間に地板９とアンテナ素子１０で形成される線路の特性インピーダンス（Ｒ０）の抵抗１１を接続し、アンテナ素子１０の給電部分Ａと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、給電部分Ａおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を介して直流電源８を接続したものより成る送信部ＴＸを具備し、直列接続抵抗の和（Ｒ１＋Ｒ２＋．．．．＋ＲＮ）を特性インピーダンス（Ｚ０）にほぼ等しく設定し、外部制御信号によりスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を選択制御して送信信号波形を生成することにより電波を送信するアンテナ装置を構成した。
【００１０】
そして、請求項２：直流電源８、任意形状のアンテナ素子１０、地板９、複数のスイッチＳＷ、複数の抵抗Ｒを有するアンテナ装置において、アンテナ素子１０を地板９に対して任意に配置し、アンテナ素子１０の給電部分Ａと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、給電部分Ａおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を介して直流電源８を接続したものより成る送信部ＴＸを具備し、アンテナ素子の他方の端である先端部分Ｂと地板９との間に地板９とアンテナ素子１０で形成される線路の特性インピーダンス（Ｒ０）の抵抗１１を接続し、アンテナ素子１０の給電インピーダンスを入力端インピーダンスＺｉｎに設定すると共に、直列接続抵抗の和（Ｒ１＋Ｒ２＋．．．．＋ＲＮ）を入力端インピーダンスＺｉｎの実数値にほぼ等しく設定し、外部制御信号によりスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を選択制御して送信信号波形を生成することにより電波を送信するアンテナ装置を構成した。
【００１１】
また、請求項３：請求範２に記載されるアンテナ装置において、アンテナ素子１０を地板９の上側に配置すると共に、直流電源８、複数のスイッチ、複数の直列接続抵抗を地板９の下側に配置したアンテナ装置を構成した。
更に、請求項４：直流電源８、線状或いは板状のアンテナ素子１０、地板９、複数の比較器Ｃｏｍｐ、複数の抵抗Ｒを有するアンテナ装置において、アンテナ素子１０を地板９とほぼ平行に配置し、アンテナ素子１０の給電部分Ａと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、給電部分Ａおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々の比較器（Ｃｏｍｐ．１、Ｃｏｍｐ．２、．．．．、Ｃｏｍｐ．Ｎ）を介して基準電源８’を接続したものより成る受信部ＲＸを具備し、アンテナ素子の他方の端である先端部分Ｂと地板９との間に地板９とアンテナ素子１０で形成される線路の特性インピーダンス（Ｒ０）を接続し、直列接続抵抗の和（Ｒ１＋Ｒ２＋．．．．＋ＲＮ）を特性インピーダンス（Ｚ０）にほぼ等し設定し、各比較器の出力を時間的に観測することにより受信信号波形を形成して電波を受信するアンテナ装置を構成した。
【００１２】
ここで、請求項５：直流電源８、任意形状のアンテナ素子１０、地板９、複数の比較器Ｃｏｍｐ．、複数の抵抗Ｒより成るアンテナ装置において、アンテナ素子１０を地板９に対して任意に配置し、アンテナ素子１０の給電部分Ａと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、アンテナ素子の他方の端である先端部分Ｂと地板９との間に地板９とアンテナ素子１０で形成される線路の特性インピーダンス（Ｒ０）を接続し、給電部分Ａおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々の比較器（Ｃｏｍｐ．１、Ｃｏｍｐ．２、．．．．、Ｃｏｍｐ．Ｎ）を介して直流電源８を接続し、アンテナ素子１０の給電インピーダンスを入力端インピーダンスＺｉｎに設定すると共に、直列接続抵抗の和（Ｒ１＋Ｒ２＋．．．．＋ＲＮ）を入力端インピーダンスＺｉｎの実数値にほぼ等しく設定し、各比較器の出力を時間的に観測することにより受信信号波形を形成して電波を受信するアンテナ装置を構成した。
【００１３】
そして、請求項６：請求項５に記載されるアンテナ装置において、アンテナ素子１０を地板９の上側に配置すると共に、直流電源８、複数の比較器、複数の直列接続抵抗を地板９の下側に配置したアンテナ装置を構成した。
また、請求項７：請求項４ないし請求項６の内の何れかに記載されるアンテナ装置において、アンテナ素子１０と直列接続抵抗との間に増幅装置１２を接続したアンテナ装置を構成した。
【００１４】
更に、請求項８：直流電源８、線状或いは板状のアンテナ素子１０、地板９、複数のスイッチＳＷ、比較器Ｃｏｍｐ．、複数の抵抗Ｒを有するアンテナ装置において、アンテナ素子１０を地板９とほぼ平行に配置し、アンテナ素子１０の給電部分Ａと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、給電部分Ａおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を介して直流電源８ｔを接続したものより成る送信部ＴＸを具備し、アンテナ素子１０の先端部分Ｂと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、先端部分Ｂおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々の比較器（Ｃｏｍｐ．１、Ｃｏｍｐ．２、．．．．、Ｃｏｍｐ．Ｎ）を介して基準電源８’を接続したものより成る受信部ＲＸを具備し、外部制御信号によりスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を選択制御して送信信号波形を生成し電波を送信させ、或いは各比較器の出力を時間的に観測することにより受信信号波形を生成し電波を受信するアンテナ装置を構成した。
【００１５】
また、請求項９：直流電源８、線状或いは板状のアンテナ素子１０、地板９、複数のスイッチＳＷ、複数の抵抗Ｒを有するアンテナ装置において、アンテナ素子１０を地板９とほぼ平行に配置し、アンテナ素子１０の給電部分Ａと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、給電部分Ａおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を介して直流電源８ｔを接続したものより成る送信部ＴＸを具備し、アンテナ素子１０の先端部分Ｂと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、先端部分Ｂおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を介して直流電源８ｔとは極性を異にする直流電源８ｔ’を接続したものより成る第２の送信部ＴＸ’を具備し、シリアル／パラレル変換部７０、第２のシリアル／パラレル変換部７０’、伝達関数演算処理部７１、遅延処理部７２を具備し、ディジタルの送信信号Ｓ（ｔ）をシリアル／パラレル変換部７０に直接送信すると共に、予め測定演算処理されているアンテナ素子の給電部分Ａから先端部分Ｂまでの伝達関数Ｔ（ｆ）および伝達時間△ｔを伝達関数演算処理部７１、遅延処理部７２において送信信号波形Ｓ（ｔ）に掛け算処理して信号Ｓ（ｔ’）（＝Ｓ（ｔ−△ｔ）・Ｔ（ｆ））を第２のシリアル／パラレル変換部７０’に送信し、シリアル／パラレル変換部７０においてシリアル／パラレル変換された送信信号Ｓｉ（ｔ）により送信部ＴＸ側のスイッチＳＷを選択制御して送信信号波形を生成すると共に、第２のシリアル／パラレル変換部７０’においてシリアル／パラレル変換された掛け算処理して得られた信号Ｓｏ（ｔ’）により先端部分Ｂの送信部ＴＸ’側のスイッチＳＷを選択制御して送信信号波形を生成し、先端部分Ｂにおいて、給電部分Ａに生成された送信信号波形を先端部分Ｂに生成された信号波形により相殺して電波を送信するアンテナ装置を構成した。
【００１６】
更に、請求項１０：請求項８に記載されるアンテナ装置において、シリアル／パラレル変換器７０、パラレル／シリアル変換部７００、加算部７３を有し、パラレル／シリアル変換部７００を介して出力される受信信号Ｒ（ｔ）を加算部７３において送信信号Ｓ（ｔ）に加算した結果の加算信号Ｓ’（ｔ）（＝Ｓ（ｔ）＋Ｒ（ｔ））をシリアル／パラレル変換器７０を介して出力してスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を選択制御して送信信号波形を生成することにより電波を送信するアンテナ装置を構成した。
【００１７】
ここで、請求項１１：任意形状のアンテナ素子或いは線状或いは板状のアンテナ素子１０、地板９、複数のスイッチＳＷ、複数の比較器Ｃｏｍｐ、複数の抵抗Ｒを有するアンテナ装置において、アンテナ素子１０の給電部分Ａと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、給電部分Ａおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を介して直流電源８ｔを接続したものより成る送信部ＴＸを具備し、アンテナ素子１０の先端部分Ｂと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、先端部分Ｂおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々の比較器（Ｃｏｍｐ．１、Ｃｏｍｐ．２、．．．．、Ｃｏｍｐ．Ｎ）を介して基準電源８’を接続したものより成る受信部ＲＸを具備し、アンテナ素子の他方の端である先端部分Ｂと地板９との間に地板９とアンテナ素子１０で形成される線路の特性インピーダンス（Ｒ０）を接続し、独立端子部Ｔと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、独立端子部Ｔおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を介して直流電源８ｔを接続したものより成る独立送信部ＴＸ’を具備し、送信部ＴＸの直流電源８ｔの電圧をＶｔ、受信部ＲＸの基準電源８’の電圧をＶｒ、独立送信部ＴＸ’の直流電源８ｔの電圧をＶｃとし、送信部ＴＸおよび独立送信部ＴＸ’の各々の各スイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦ状態を常に同一として独立送信部ＴＸ’における独立端子部Ｔと地板９との間の電圧をＶｃとし、更に、独立送信部ＴＸ’の電圧Ｖｃを受信部ＲＸの基準電圧Ｖｒとして、外部制御信号により送信部ＴＸおよび受信部ＲＸのスイッチＳＷを時間的にＯＮ、ＯＦＦ制御することにより、送信信号波形を生成して電波を送信し或いは比較器の出力を時間的に観測し受信信号波形を形成して電波を受信するアンテナ装置を構成した。
【００１８】
そして、請求項１２：請求項１１に記載されるアンテナ装置において、アンテナ素子１０を地板９の上側に配置すると共に、直流電源８、複数のスイッチ、複数の直列接続抵抗を地板９の下側に配置したアンテナ装置を構成した。
また、請求項１３：請求項８に記載されるアンテナ装置において、独立端子部Ｔと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、独立端子部Ｔおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を介して直流電源８ｔを接続したものより成る独立送信部ＴＸ’を具備し、送信部ＴＸの直流電源８ｔの電圧をＶｔ、受信部ＲＸの基準電源８’の電圧をＶｒ、独立送信部ＴＸ’の直流電源８ｔの電圧をＶｃとし、送信部ＴＸおよび独立送信部ＴＸ’の各々の各スイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦ状態を常に同一として独立送信部ＴＸ’における独立端子部Ｔと地板９との間の電圧をＶｃとし、独立送信部ＴＸ’の電圧Ｖｃを受信部ＲＸの基準電圧Ｖｒとし、更に、シリアル／パラレル変換部７０、第２のシリアル／パラレル変換部７０’、伝達関数演算処理部７１、遅延処理部７２を具備し、アンテナ素子１０の給電部分Ａから先端部分Ｂまでの伝達関数Ｔ（ｆ）および伝達時間△ｔを、送信部ＴＸから伝達関数演算処理部７１および遅延処理部７２を介して受信部ＲＸに参照信号を送信し、受信部ＲＸでその信号を受信することにより予め測定しておき、ディジタルの送信信号をＳ（ｔ）をシリアル／パラレル変換部７０に直接送信すると共に、アンテナ素子の給電部分Ａから先端部分Ｂまでの伝達関数Ｔ（ｆ）および伝達時間△ｔを伝達関数演算処理部７１および遅延処理部７２において送信信号Ｓ（ｔ）に掛け算処理した信号Ｓ（ｔ’）（＝Ｓ（ｔ−△ｔ）・Ｔ（ｆ））を第２のシリアル／パラレル変換部７０’に送信し、シリアル／パラレル変換部７０においてシリアル／パラレル変換された送信信号Ｓｉ（ｔ）により給電部分Ａ側のスイッチＳＷを選択制御して送信信号波形を生成すると共に、第２のシリアル／パラレル変換部７０’においてシリアル／パラレル変換された掛け算処理して得られた信号Ｓ（ｔ’）により先端部分Ｂ側のスイッチＳＷを選択制御して送信信号波形を生成し、或いは、各比較器の出力を時間的に観測することで受信信号波形を形成し電波を受信するアンテナ装置を構成した。
【００１９】
更に、請求項１４：請求項１１に記載されるアンテナ装置において、アンテナ素子１０の先端部分Ｂに接続されている抵抗（Ｒ０）を外し、その代わりに、先端部分Ｂと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、先端部分Ｂおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々の比較器（Ｃｏｍｐ．１、Ｃｏｍｐ．２、．．．．、Ｃｏｍｐ．Ｎ）を介して直流電源８ｔを接続したものより成る第２の受信部ＲＸ’を接続し、第２の受信部ＲＸ’と送信部ＴＸの直流電源８ｔの電圧を同一のＶｔとし、第２の受信部ＲＸ’により受信される受信信号をＲ（ｔ）とするとき、送信信号Ｓ（ｔ）に受信信号Ｒ（ｔ）を足した信号Ｓ’（ｔ）（＝Ｓ（ｔ）＋Ｒ（ｔ））を入力信号として送信部ＴＸのスイッチＳＷを時間的にＯＮ、ＯＦＦさせることで、送信信号波形を生成して電波を送信し、或いは受信部ＲＸの各比較器の出カを時間的に観測することで、受信信号波形を形成して電波を受信するアンテナ装置を構成した。
【００２０】
そして、請求項１５：請求項９に記載されるアンテナ装置において、アンテナ素子１０の先端部分Ｂと第２の送信部ＴＸ’との間に切断スイッチＳＷＴを挿入接続し、この先端部分Ｂと地板９との問に、複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、先端部分Ｂおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々の比較器（Ｃｏｍｐ．１、Ｃｏｍｐ．２、．．．．、Ｃｏｍｐ．Ｎ）を介して基準電源８’を接続したものより成る受信部ＲＸを具備し、切断スイッチＳＷＴをＯＦＦにして送信信号Ｓ（ｔ）を受信部ＲＸで受信することで、伝達関数Ｔ（ｆ）を測定し、送信中は切断スイッチＳＷＴをＯＮにし、送信部ＴＸのスイッチＳＷを時間的にＯＮ、ＯＦＦさせることで送信信号波形を生成して電波を送信し、或いは受信部ＲＴの各比較器Ｃｏｍｐ．の出力を時間的に観測することで受信信号波形を形成して電波を受信するアンテナ装置を構成した。
【００２１】
また、請求項１６：請求項１５に記載されるアンテナ装置において、切断スイッチＳＷＴに接続しているスイッチＳＷを制御する信号Ｓｏ（ｔ’）を送信号Ｓ（ｔ）に加算した信号Ｓ’’（ｔ）（＝Ｓ（ｔ）＋Ｓｏ（ｔ’））を入力信号Ｓｉとして送信部ＴＸのスイッチＳＷを時間的にＯＮ、ＯＦＦさせることで送信信号波形を生成し電波を送信し、或いは受信部ＲＸの各比較器Ｃｏｍｐ．の出力を時間的に観測することで受信信号波形を形成して電波を受信するアンテナ装置を構成した。
【００２２】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を図１の実施例１を参照して説明する。
（実施例１）
図１は送信装置としての実施例を説明する図である。図１（ａ）はアンテナ装置を示す図であり、図１（ｂ）はその信号発生部を示す図である。
図１（ａ）において、１はアンテナ装置全体を示す。地板９に対してアンテナ素子である線状或いは板状の平行線路１０を配置し、平行線路１０の先端部分Ｂに平行線路１０の特性インピーダンスＺ０に等しい終端抵抗１１を接続して伝送線路形アンテナを構成している。このアンテナ装置１は進行波アンテナであり、効率はそれ程高くはないが、広帯域アンテナとして知られている（非特許文献２）。このアンテナ装置１の平行線路１０の給電部分Ａには、一般に、同じく平行線路１０の特性インピーダンスＺ０に等しい給電インピーダンスを持つ給電線を接続する。図１においては、平行線路１０の給電部分Ａに、合成抵抗値が平行線路１０の特性インピーダンスＺ０に等しい多数の直列接続抵抗或いは抵抗値（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を接続し、その各抵抗の相互接続点にスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）の一方の端子を接続すると共に他方の端子を全て相互接続して高い内部抵抗を持つ直流電源８に接続している。これら直列接続抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）、スイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）、直流電源８、地板９を以上の通りに相互接続して送信部ＴＸを構成している。スイッチＳＷとしては、機械的スイッチの他に、トランジスタその他の能動素子より成る電子的スイッチをも採用することができる。
【００２３】
図１（ｂ）において、７は信号発生部全体を示す。７９は波形近似部であり、送信信号Ｓ（ｔ）を波形近似したディジタルの送信信号Ｓ（ｔ）に変換する部位である。スイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）は、ディジタルの送信信号Ｓ（ｔ）の波形に対応して、シリアル／パラレル変換器７０を介して適切なスイッチのＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。これにより、周波数変換部、フィルタその他のＲＦ回路を全く用いずにディジタルの送信信号Ｓ（ｔ）を直接に送信し、非常に広い帯域で動作し、高い電力送信をすることができるアンテナ装置を構成することができる。
【００２４】
以下、アンテナ装置１と信号発生部７より成る送信装置の動作を図２および図３を参照して説明する。
図２は直列接続抵抗ＲおよびスイッチＳＷが４個である場合である。図２（ａ）において、スイッチはＳＷ４がＯＮの場合を示し、この場合は給電部分Ａには直流電源８の直流電圧Ｖがそのまま印加される。この場合、各抵抗Ｒに流れる電流ＩはＶ／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）となる。一方、図２（ｂ）において、スイッチＳＷ２がＯＮの場合は、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の間に電圧Ｖが加えられることになる。この場合、Ｒ１、Ｒ２に流れる電流ＩはＶ／（Ｒ１＋Ｒ２）となる。ここで、この電流ＩはＲ３、Ｒ４にも流れるので、給電点Ａには電圧Ｖｆとして、Ｖ／（（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ１＋Ｒ２））となる。これらが成り立つには直流電源８の内部抵抗が各抵抗および抵抗の総和より充分高い必要がある。一般に、給電部分Ａのインピーダンスはせいぜい数１０Ωであるので、直流電源８の内部抵抗は数Ｋ〜ＭΩもあれば充分にこの条件は成り立つ。即ち、適切なスイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦを行うことで、給電電圧を変化させることができる。
【００２５】
上述した通り、スイッチＳＷの適切なＯＮ／ＯＦＦを行うことで、給電電圧を変化させることができるということは、スイッチＳＷの動作を充分高速に実行すれば、ＲＦ信号を任意の波形で生成することができることを意味する。そこで、図３（ａ）に示される如く、或る任意のアナログ波形をディジタル化することにより送信を実行することができる。先ず、図３（ｂ）の表１および表２に示されるが如き一般的な手法である標本化および量子化を行って任意のアナログ波形をジタル信号に変換する。次いで、その各データを電圧データとしてその電圧を実現する表３のスイッチ番号に置き換える。更に、それを時系列で表４に示される各スイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦテーブルに変換し、図１のアンテナ装置１の各スイッチＳＷを制御する。これを実施する装置が、即ち、図１（ｂ）の信号発生部７である。各局の信号発生部７はディジタルの送信信号Ｓ（ｔ）をディジタルで波形近似し、シリアル／パラレル変換を行うものである。
【００２６】
このアンテナ装置１の実施例の送信電力は、直流電源８の電力供給能力と抵抗Ｒ、スイッチＳＷの耐電力に依存する。しかし、アンテナ装置１としての構造が、従来の送信装置のアンテナ装置と比較して非常にシンプルである上に、能動的な電子部品、コイル、コンデンサを用いないので、高電力を送信する観点から圧倒的に従来より有利である。具体的には、高電力を供給することができる直流電源８としては種々のものが開発使用されている。そして、抵抗Ｒは比較的耐電力を高く設計製造することができる。また、スイッチＳＷもマイクロマシン技術を用いた機械（ＭＥＭＳ（非特許文献３））により製造することで、耐電力を高く製造することができる。なお、図２の実施例は、説明の都合上、スイッチＳＷおよび抵抗Ｒを４個としているが、実際はこれらの数で入力信号の近似度、ダイナミックレンジが決定されるので、非常に多くの数のスイッチＳＷおよび抵抗Ｒが必要である。約２１２の解像度、および約３６ｄＢのダイナミックレンジを得るには、４０９６個の抵抗ＲとスイッチＳＷが必要である。約５０ｄＢのダイナミックレンジを得るには、約１３万個の抵抗ＲとスイッチＳＷが必要である。そして、図３より明らかな通り、高い周波数の入力信号を送信するには、周波数の何倍〜１０数倍もの速さの高速にＯＮ／ＯＦＦするスイッチＳＷが必要である。
【００２７】
以上の構成のアンテナ装置１とその信号発生部７を使用することにより、送信機、周波数変換部、フィルタその他のＲＦ回路を用いずにディジタル信号を直接に送信することができる。これにより、このアンテナ装置１は、ディジタル回路と直接接続することができ、一例としてソフトウェアラジオのアンテナ装置として相性が良く使用することができる。特に、複雑なＲＦ回路を必要としないので、ソフトウェアラジオのＬＳＩ化が大変容易になり、送信装置自体の格段の小型化を達成することができる。そして、アンテナ装置としても、非常に広い帯域で動作し、高い電カ送信をすることができる。
【００２８】
ところで、このアンテナ装置１はアンテナ素子が伝送線路形アンテナ素子であるところから、アンテナ装置１自体の効率は良くない。しかし、送信パワーアンプ、フィルタおよびアンテナ装置を用いる従来の送信装置は、送信パワーアンプの効率が１０％以下であったり、或いはフィルタ損失が１ｄＢ以上であることが多く、送信装置総合の効率は高々数％に留まる。このことから、このアンテナ装置１を使用する送信装置は、そのアンテナ装置１の効率が悪くても総合的には、従来の送信装置より帯域が広い上に効率でも充分に高い送信装置を提供することができる。
【００２９】
以上のアンテナ装置１の実施例１は、広帯域化の観点からアンテナ素子として伝送線路形の素子を用いたが、必ずしも広帯域である必要が無い場合は図４に示される如きモノポールアンテナ素子その他の共振形アンテナを採用することができる。そして、ダイポールアンテナ、ループアンテナの様に地板に構成するアンテナである必要もない。これらの場合、直列接続抵抗Ｒの総合抵抗（Ｒ１＋Ｒ２＋、．．．．、＋ＲＮ）はアンテナ給電部分Ａのインピーダンスのリアルパートに合わせる。また、給電部分Ａが地板９上にある必要がある時は、図５に示される如く、直列接続抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）部とスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）部を地板９の下に構成する。この場合、広帯域化は難しいが、送信機、周波数変換部、フィルタその他のＲＦ回路を用いずにディジタル信号を直接送信することができるので、ソフトウェアラジオのアンテナ装置として適切で、かつ効率が高く、高い電力送信をすることができるアンテナ装置を提供することができる。
【００３０】
（実施例２）
図６を参照して第２の実施例を説明する。図６は受信用のアンテナ装置としての構成を説明する図である。図６（ａ）は１により示されるアンテナ装置であり、図６（ｂ）はパラレル／シリアル変換部７００を有する信号発生部７を示す。７９’は第２の波形近似部であり、パラレル／シリアル変換部７００を介して入力した受信信号Ｒ（ｔ）を波形近似したディジタルの受信信号Ｒ（ｔ）に変換する部位である。このアンテナ装置１の構成は、送信アンテナ装置である実施例１とほぼ同じであり、実施例１のアンテナ装置におけるスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）部を全て比較器（Ｃｏｍｐ．１、Ｃｏｍｐ．２、．．．．、Ｃｏｍｐ．Ｎ）に置換したものに相当する。そして、直流電源８は基準電圧Ｖｒの基準電源８’に置換されている。これら直列接続抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）、比較器（Ｃｏｍｐ．１、Ｃｏｍｐ．２、．．．．、Ｃｏｍｐ．Ｎ）、基準電源８’、地板９を図の通りに相互接続して受信部ＲＸを構成している。図６は図１の送信部ＴＸが左側にあることに対応して、右側に直列接続抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）と比較器（Ｃｏｍｐ．１、Ｃｏｍｐ．２、．．．．、Ｃｏｍｐ．Ｎ）を図示したが、必ずしも右側にある必要はない。
【００３１】
以上の受信用のアンテナ装置１の動作を直列接続抵抗の数を４とした図７を参照して説明する。伝送線路形アンテナ素子である線状或いは板状の平行線路１０に受信された信号は、給電部分Ａに電圧として現れる。この電圧をＶｆとすると、直列接続抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）には電流ＩとしてＶｆ／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）が流れる。ここで、相互接続点ｖ２における電圧Ｖ２はＶｆ（（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４））となる。相互接続点ｖ２の比較器Ｃｏｍｐ．．２においては、この電圧Ｖ２と基準電源８’の基準電圧Ｖｒとを比較し、基準電圧Ｖｒが高ければ１を出力し、低ければ０を出力する。この様にして、各抵抗Ｒの相互接続点に設置された比較器Ｃｏｍｐ．で基準電圧Ｖｒとの比較行われ、０或いは１が各比較器から出力される。この信号を時系列的に記録すると図７（ｂ）の表１となる。ここで、縦の列で連続した１と０の境界の１だけを取り出す操作を行うと表２に示される如く、出力１の並びが信号波形を表すことになる。
【００３２】
この場合も、比較器Ｃｏｍｐ．および抵抗Ｒの個数は、説明の都合上、４個とされているが、送信用のアンテナ装置の場合と同じく、実際はこの数で信号の近似度およびダイナミックレンジが決定されるので、非常に多くの抵抗と比較器が必要とされる。
この様な構成の受信用のアンテナ装置１を使用することにより、従来のソフトウェアラジオに不可欠な部材であった受信機、周波数変換部、フィルタその他のＲＦ回路を用いずにディジタル信号を直接受信し、非常に広い帯域で動作する受信装置を提供することができる。ところで、送信用のアンテナ装置と同様に、この受信アンテナ装置も伝送線路形アンテナを用いているので、アンテナ素子自体の効率は良くない。しかし、受信パワーアンプ、フィルタおよびアンテナ装置を用いる従来の受信装置は、受信パワーアンプおよびフィルタの効率が良くない。このことから、この受信アンテナ装置の実施例は、そのアンテナ効率が悪くても総合的には、従来の受信装置より帯域が広い上に効率でも充分に高い受信装置を提供することができることになる。
【００３３】
更に、この実施例は広帯域化の観点からアンテナ素子として伝送線路形の素子を用いているが、必ずしも広帯域である必要が無い場合は図８に示されるモノポールアンテナ素子の如き共振形アンテナ素子をアンテナ素子として用いる。そして、必ずしも、ダイポールアンテナ、ループアンテナの様に地板に構成するアンテナである必要もない。これらの場合、直列接続抵抗Ｒの総合抵抗（Ｒ１＋Ｒ２＋、．．．．、＋ＲＮ）はアンテナ素子の給電部分Ａのインピーダンスのリアルパートに合わせる。また、給電部分Ａが地板９上にある必要がある時は、図９に示される如く、直列接続抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）部とスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）部を地板９の下側に構成する。１２はアンテナ素子１０と直列接続抵抗との間に挿入接続された増幅装置を示す。この場合、広帯域化は難しいが、受信機、周波数変換部、フィルタその他のＲＦ回路を用いずにディジタル信号を直接受信し、効率の高い受信アンテナ装置を提供することができる。
【００３４】
（実施例３）
図１０を参照して実施例３を説明する。この実施例は、図１の実施例１および図６の実施例２を組み合わせて送受信共用の送受信装置としたものである。この送受信装置の動作は実施例１および実施例２の動作と同じである。しかし、この場合、受信部ＲＸにも直接に送信電流が流入するので、基準電源８’の基準電圧Ｖｒの設定を適切にすると共に、受信部ＲＸのダイナミックレンジを広く取る必要がある。効果は実施例１および実施例２の奏する効果と同じであり、共通のアンテナ素子１０で送受信することができるアンテナ装置が提供されることになる。
【００３５】
（実施例４）
図１１を参照して実施例４を説明する。図１１は送信用のアンテナ装置としての構成を説明する図である。このアンテナ装置は、アンテナ素子が伝送線路形アンテナ素子であることに起因するアンテナ効率の低下を防ぐものである。
伝送線路形アンテナ素子である平行線路１０の両端に、送信部ＴＸを構成する直列接続抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）部とスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）部と直流電源８ｔを設置すると共に、受送信部ＲＸを構成する直列接続抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）部とスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）部と直流電源８ｔ’を設置している。但し、直流電源８ｔと直流電源８ｔ’とは極性を逆にしている。即ち、直流電源８ｔの直流電圧はＶｔであるのに対して、直流電源８ｔ’の直流電圧は−Ｖｔである。この場合、伝達関数演算処理部７１、遅延処理部７２を具備して、伝送線路形アンテナ素子である平行線路１０の給電部分Ａから先端部分Ｂに到る伝送特性Ｔ（ｆ）と伝送時間△ｔを予め測定しておく。信号発生部７は、２個のシリアル／パラレル変換装置７０、７０’を有しており、一方のシリアル／パラレル変換装置７０が送信部ＴＸ側のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を制御する一方、他方のシリアル／パラレル変換装置７０’が送信部ＴＸ’側のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を制御する。（ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｉ３、．．．．、ｓｉＮ）は送信部ＴＸ側の外部制御信号であり、（ｓｏ１、ｓｏ２、ｓｏ３、．．．．、ｓｏＮ）は送信部ＴＸ’側の外部制御信号である。
【００３６】
２個のシリアル／パラレル変換装置７０、７０’は演算回路に接続しており、送信信号Ｓ（ｔ）で、先ず、給電部分Ａの送信部ＴＸを動作させ、次に送信信号Ｓ（ｔ）に伝送特性Ｔ（ｆ）を掛け、この結果を更に時間△ｔだけ遅らせた信号Ｓ（ｔ’）（＝Ｓ（ｔ−△ｔ）・Ｔ（ｆ））で先端部分Ｂの送信部ＴＸ’を動作させる。こうすることにより、先端部分Ｂにおいては、給電部分Ａの送信部ＴＸから送られた信号が先端部分Ｂに到達したときに電圧はＶｉを発生する一方、先端部分Ｂに接続されている送信部ＴＸ’で発生する電圧は−Ｖｉとなり、常に相殺されて電圧は発生しない。即ち、アンテナ装置で伝送された結果発生する電圧を予め計算しておき、本来は終端抵抗が接続されている先端部分Ｂにおいて常に電圧を０にする操作を行っていることになる。これにより、実質的には、先端部分Ｂに接続される直列接続抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）には電流が流れず、この抵抗で電力が消費されないところからアンテナ効率の低下は生起しない。この実施例の構成により、更に高いアンテナ効率を有し、広帯域で、ＲＦ回路を不要とする送信アンテナ装置を実現することができる。
【００３７】
（実施例５）
図１２を参照して実施例５を説明する。図１２も送信アンテナ装置としての構成を説明する図である。この送信アンテナ装置も、図１１の実施例と同様に、アンテナ素子が伝送線路形アンテナ素子であることに起因するアンテナ効率の低下を抑制することを目的とするものである。
図１２の実施例５の場合は、図１０の実施例３のアンテナ装置と構成はほぼ同じであるが、給電部分Ａに電圧を印加する直流電源８ｔの電圧がＶｔであると共に、先端部分Ｂに電圧を印加する直流電源８ｔの電圧も同一のＶｔであり、先端部分Ｂに接続されている受信装置の出力が送信装置の入力に加算されて再度送信される。即ち、フィードバックがかかっている。
【００３８】
この実施例５は受信装置を備えているが、送信のみに用いるものである。更に、加算部７３を有し、パラレル／シリアル変換部７００を介して出力される受信信号Ｒ（ｔ）を加算部７３において送信信号Ｓ（ｔ）に加算した結果の加算信号Ｓ’（ｔ）（＝Ｓ（ｔ）＋Ｒ（ｔ））をシリアル／パラレル変換器７０を介して出力してスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を選択制御して送信信号波形を生成することにより電波を送信する。
【００３９】
この構成により、従来例においては、送信された信号の内のアンテナ素子で完全に放射されない低い周波数の信号は、結局、終端抵抗で消費されて損失になっていた。しかし、この実施例５のアンテナ装置は、これら低周波数の信号も送信信号に加えられ、再度アンテナ素子を介して放射される。この動作が繰り返されるので、全ての信号が空間に放射されることになる。従って、この実施例の構成により、高いアンテナ効率を有し、広帯域で、ＲＦ回路を不要とする送信アンテナ装置を実現することができる。
【００４０】
（実施例６）
図１３を参照して実施例６を説明する。これは、送受信装置の実施例である。
図１３（ａ）は送信部ＴＸを示す。この送信部ＴＸは、アンテナ素子１０の給電部分Ａと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、給電部分Ａおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を介して直流電源８ｔを接続したものより成る。図１３（ｂ）は受信部ＲＸを示す。この受信部ＲＸは、アンテナ素子１０の給電部分Ａと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、給電部分Ａおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々の比較器（Ｃｏｍｐ．１、Ｃｏｍｐ．２、．．．．、Ｃｏｍｐ．Ｎ）を介して基準電源８’を接続したものより成る。図１３（ｃ）は独立送信部ＴＸ’である。この独立送信部ＴＸ’は、先の給電部分Ａに対応する独立端子部Ｔと地板９との問に複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）を直列に接続し、独立端子部Ｔおよび複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、．．．．、ＲＮ）の相互接続点と地板９との問のそれぞれに各々のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を介して直流電源８ｔを接続したものより成る。即ち、アンテナ素子である平行線路１０の給電部分Ａに送信部ＴＸと受信部ＲＸを同時に接続し、別途に独立してアンテナ素子である平行線路１０に接続していない独立送信部ＴＸ’が存在するということである。
【００４１】
ここで、図１３（ｃ）に図示される状態の送信部ＴＸの動作自体は実施例１の動作と異なるところはないが、同時に、図１３（ｂ）の独立送信部ＴＸ’のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）も同様にＯＮ／ＯＦＦ制御される。この独立送信部ＴＸ’の本来アンテナ素子である平行線路１０に接続されるべき最上端の抵抗ＲＮと地板９の間の電圧をＶｃとすると、この電圧Ｖｃが図１３（ａ）の電源電圧Ｖｒとする。このことで、図１３（ｂ）の独立送信部ＴＸ’の直流電源８ｔの電圧は、図１３（ｃ）の送信部ＴＸがアンテナ素子である平行線路１０に加える電圧と全く同じとなり、送信信号で変化することとなる。即ち、図１３（ａ）の受信部ＲＸの基準電圧Ｖｒ、換言すれば、基準電圧Ｖｒが図１３（ｃ）の送信部ＴＸの平行線路１０に印加する電圧に等しいことになり、受信部ＲＸは常に送信部ＴＸが供給する信号電圧を基準にして受信信号を比較、測定することができることになる。このことは、受信信号に対する送信信号の回り込みを無くすることができることを意味し、受信部ＲＸを独立に動作させることができるので、ダイナミックレンジを広くしたり、ＣＮを上げたりすることができる。
【００４２】
（実施例７）
図１４、図１５を参照して実施例７を説明する。これは送受信装置の実施例である。図１０の実施例３と同様に、アンテナ素子である平行線路１０の給電部分Ａに送信部ＴＸを具備し、先端部分Ｂに受信部ＲＸを具備する。ここで、更に、独立受信部ＲＸ’が存在する。また、図１１の実施例４に類似して、給電部分Ａの送信部ＴＸは送信信号により各々のスイッチが制御される一方、独立受信部ＲＸ’は送信信号にアンテナ素子である平行線路１０の伝達関数および遅延時間を掛けられて得られた信号により各々のスイッチが制御される。更に、この後者の独立受信部ＲＸ’の電圧Ｖｃは受信部ＲＸＡの基準電圧Ｖｒにする。この構成により、平行線路１０の先端部分Ｂに接続されている受信部ＲＸは、送信信号が先端部分Ｂに到達するときに生じる電圧と同じ電圧が常に基準電圧であることになる。
【００４３】
この実施例７は、アンテナ素子である平行線路１０の両端に送信部ＸＴおよび受信部ＲＸが各々接続されているので、平行線路１０の伝達関数および遅延時間を容易に測定することができる利点がある。このことは、送受信アンテナの動作を実使用状態において最適に調整設定することができることを示している。
例えば、この送受信アンテナが携帯電話のアンテナとして用いられた場合、アンテナ形状を実施例の如く直線状にすることは難しく、また、地板も不充分なものとなる。更に、使用状態は、通話時、待ち受け時その他あらゆる状態が存在する。これに対応して、平行線路１０の伝達関数はアンテナ製造時に測定した値と常に一致するとは限らない。従って、実使用状態においては、この送受信アンテナの動作は製造時とは異なるに到る。そこで、送受信アンテナ装置は、通信状態にない時に、リファレンス信号を送信装置から送り、受信部で受信した信号と比較することにより、常に最新の状態で送受信アンテナの伝送係数、遅延時間を測定することができる。これにより、常に最適な状態でアンテナ装置が動作することになる。即ち、実施例６と同様に、この場合も、受信信号に対する送信信号の回り込みを、あらゆる状態において無くすことができ、受信部は独立に動作させることができるので、ダイナミックレンジを広くしたり、ＣＮを上げたりすることができる。
【００４４】
（実施例８）
図１６、図１７を参照して実施例８を説明する。この実施例８も送受信装置である。
アンテナ素子である平行線路１０の給電部分Ａに送信部ＴＸと受信部ＲＸを接続し、先端部分Ｂに受信部ＲＸ’を接続し、更に、独立して独立送信部ＴＸ’が存在する。また、独立送信部ＴＸ’の出力は受信部ＲＸの基準電源８’に繋がっており、同じ電圧Ｖｒになるようにしてある。この場合、実施例６と実施例７の組み合わせになっている。即ち、送信部ＴＸから出力された信号はアンテナ素子である平行線路１０を介して放射され、残りの低周波の信号は受信部ＲＸ’で受信されて、再び送信部ＴＸに戻される。即ち、フィードバックがかかっている。シリアル／パラレル変換器７０、パラレル／シリアル変換部７００、パラレル／シリアル変換部７００を介して出力される受信信号Ｒ（ｔ）を加算部７３において送信信号Ｓ（ｔ）に加算した結果の加算信号Ｓ’（ｔ）（＝Ｓ（ｔ）＋Ｒ（ｔ））をシリアル／パラレル変換器７０を介して出力してスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、．．．．、ＳＷＮ）を選択制御して送信信号波形を生成することにより電波を送信する。一方、平行線路１０の給電部分Ａの受信部ＲＸはその基準電圧Ｖｒが独立送信部ＴＸ’で作られた送信電圧になるので、常に送信信号も回り込みがない状態で受信することができる。また、平行線路１０の両端に送信部ＴＸ、受信部ＲＸ’が接続されているので、実動作状態で平行線路１０の伝達関数を測定することができる。従って、以上の構成に依っても、高いアンテナ効率を持ち、広帯域で、ＲＦ回路が不要な送信アンテナ装置を実現することができると共に、受信信号に対する送信信号の回り込みをあらゆる状態において無くすことができ、受信部を独立に動作させることができるので、ダイナミックレンジを広くしたり、ＣＮを上げたりすることができる。
【００４５】
（実施例９）
図１８、図１９を参照して実施例９を説明する。この実施例９も送受信装置である。
アンテナ素子である平行線路１０の給電部分Ａに送信部ＴＸを接続し、先端部分Ｂに受信部ＲＸを接続すると共にスイッチＴを介して送信部ＴＸ’を接続している。この実施例９は実施例４と実施例３を組み合わせたものに相当する。
通信中はスイッチＴをＯＮにしておき、平行線路１０の伝達関数を測定するときはスイッチＴをＯＦＦにする。即ち、平行線路１０のの先端部分Ｂで送信信号電圧が常に０になるので、終端抵抗で損失が無いことからアンテナの効率が良く、また、そこに受信部ＲＸが接続しているので、送信信号以外の信号、即ち、受信信号のみを受信することになる。この実施例の効果も、実施例７および実施例８の効果と同様である。
【００４６】
（実施例１０）
図２０、図２１を参照して実施例１０を説明する。この実施例１０も送受信装置である。
アンテナ構成自体は実施例９と同様であるが、図２１（ｃ）の信号発生部に加算部７３を有するフィードバック回路が追加付与されている。これにより、送信信号は平行線路１０の先端部分Ｂで電圧０となって終端抵抗における損失が無くなり、また、フィードバックにより、アンテナそしである平行線路１０で空間に放射されなかった低周波の信号は再び平行線路１０へ給電されることで、繰り返し放射される。また、先端部分Ｂに接続された受信部ＲＸは送信信号も回り込みもなく受信することができる。更に、実動作状態で平行線路１０の伝達関数を測定することができる。これらによる効果は、実施例４、５、９の効果を総合した非常に高いものとなる。
【００４７】
【発明の効果】
上述した通りであって、この発明に依れば、ソフトウェアラジオに不可欠な送信機、受信機、周波数変換部、フィルタその他のＲＦ回路を用いずにディジタル信号を直接送受信し、非常に広い帯域で動作し、高い電力送信が可能なアンテナ装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１を説明する図。
【図２】実施例１の動作を説明する図。
【図３】アナログ波形をディジタル化してスイッチ動作に変換する手順を説明する図。
【図４】アンテナ素子として共振形アンテナを用いた場合を説明する図。
【図５】給電部分が地板上にある場合を説明する図。
【図６】実施例２を説明する図。
【図７】実施例２の動作を説明す図。
【図８】アンテナ素子として共振形アンテナを用いた場合を説明する図。
【図９】給電部分が地板上にある場合を説明する図。
【図１０】実施例３を説明する図。
【図１１】実施例４を説明する図。
【図１２】実施例５を説明する図。
【図１３】実施例６を説明する図。
【図１４】実施例７のアンテナ部および信号発生部を説明する図。
【図１５】実施例７の独立送信部を説明する図。
【図１６】実施例８の全体、受信部、独立送信部を説明する図。
【図１７】実施例８の信号発生部を説明する図。
【図１８】実施例９の全体、受信部を説明する図。
【図１９】実施例９の信号発生部を説明する図。
【図２０】実施例１０の全体、受信部を説明する図。
【図２１】実施例１０の信号発生部を説明する図。
【図２２】従来例を説明する図。
【図２３】無線機構造の今後の変化を説明する図。
【図２４】ソフトウェアラジオを説明する図。
【図２５】将来のアンテナ装置および無線機を示す図。
【符号の説明】
８  直流電源                    ９  地板
１０  アンテナ素子              １１  抵抗
Ａ  給電部分                    Ｂ  先端部分
Ｒ  抵抗                      ＳＷ  スイッチ
ＴＸ  送信部
【図１】
2005072675.tif 000003
【図２】
2005072675.tif 000004
【図３】
2005072675.tif 000005
【図４】
2005072675.tif 000006
【図５】
2005072675.tif 000007
【図６】
2005072675.tif 000008
【図７】
2005072675.tif 000009
【図８】
2005072675.tif 000010
【図９】
2005072675.tif 000011
【図１０】
2005072675.tif 000012
【図１１】
2005072675.tif 000013
【図１２】
2005072675.tif 000014
【図１３】
2005072675.tif 000015
【図１４】
2005072675.tif 000016
【図１５】
2005072675.tif 000017
【図１６】
2005072675.tif 000018
【図１７】
2005072675.tif 000019
【図１８】
2005072675.tif 000020
【図１９】
2005072675.tif 000021
【図２０】
2005072675.tif 000022
【図２１】
2005072675.tif 000023
【図２２】
2005072675.tif 000024
【図２３】
2005072675.tif 000025
【図２４】
2005072675.tif 000026
【図２５】
2005072675.tif 000027