JPH03254207A - Antenna system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ヘルメットあるいは帽子にアレーアンテナ
を装着させて、移動用アンテナとしての機能及び性能を
高めたアンテナ装置に関する。The present invention relates to an antenna device in which an array antenna is attached to a helmet or a hat to improve function and performance as a mobile antenna.
従来のこの種のアンテナ装置としては例えば実開昭60
−181906号公報に示されており、その断面図を第
6図に示す。図において、lは誘電体により形成された
ヘルメットであり、2は、ヘルメット1の内側のほぼ全
面に渡って貼設された導体板であり、3は、ヘルメット
1の外側に貼設された金属バッチである。4はこの金属
パッチ3に対して電波信号を給電するための同軸ケーブ
ルであり、この同軸ケーブル4の中心導体4aが前記金
属パッチ3に、外部導体4bが前記導体板2にそれぞれ
接続される。5は、同軸ケーブル4の他端に接続された
無線機である。
作用動作としては、ヘルメットlを挟む、導体板2及び
金属パッチ3で構成されたマイクロストリップバッチア
ンテナで電波信号が受信され、この受信された電波信号
は、同軸ケーブル4を介して無線機5に入力される。送
信時には、電波信号が受信時と逆の経路でもって前記無
線機5から同軸ケーブル4を介して前記マイクロストリ
ノプパ、、。
チアンテナに給電され、金属バッチ3より空間に放射さ
れる。
又、この種の別のアンテナ装置としては、例えば実開昭
63−144713号公報に示されており、その平面図
及び側面図を第7図(A)、第7図(B)に示す。この
装置では、複数個のループアンテナ6及びこのループア
ンテナ6に電波信号を与える無線機5は共にヘルメット
1の材質内に埋め込まれている。As a conventional antenna device of this type, for example,
It is disclosed in Japanese Patent No.-181906, and its sectional view is shown in FIG. In the figure, l is a helmet formed of a dielectric material, 2 is a conductive plate pasted over almost the entire inside of the helmet 1, and 3 is a metal pasted on the outside of the helmet 1. It's a batch. Reference numeral 4 denotes a coaxial cable for supplying radio wave signals to the metal patch 3. The center conductor 4a of the coaxial cable 4 is connected to the metal patch 3, and the outer conductor 4b is connected to the conductor plate 2. 5 is a radio device connected to the other end of the coaxial cable 4. In operation, a radio wave signal is received by a microstrip batch antenna composed of a conductor plate 2 and a metal patch 3 that sandwich the helmet l, and this received radio wave signal is transmitted to a radio device 5 via a coaxial cable 4. is input. At the time of transmission, the radio wave signal is transmitted from the radio device 5 to the microstrinopropagator via the coaxial cable 4 in the opposite route to that at the time of reception. The power is fed to the antenna and is radiated into space from the metal batch 3. Another antenna device of this type is disclosed in, for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 144713/1983, and its plan view and side view are shown in FIGS. 7(A) and 7(B). In this device, a plurality of loop antennas 6 and a radio device 5 that provides radio signals to the loop antennas 6 are both embedded within the material of the helmet 1.
第6図に示されたアンテナ装置では、アンテナ素子が上
記金属バッチ3のみの1素子しかなく、アンテナ利得が
低いために、人工衛星や遠距離の基地局からの電波信号
のような微弱な信号は受信できないという課題があった
。又第7図(A)、(B)に示されたアンテナ装置では
、複数個のループアンテナ6が設けられているものの、
各ループアンテナ6の相互間の接続や、各ループアンテ
ナ6で受信された電波信号の合成方法については、言及
されておらず、従ってこのアンテナ装置においても、電
波の到来方向によってはアンテナの感度が低く、やはり
微弱な電波信号はできなかった。
この発明は、上述した課題を解消するためになされたも
のであり、アンテナ利得が高く、かつ携行性に優れたア
ンテナ装置を提供することを目的とする。In the antenna device shown in FIG. 6, there is only one antenna element, the metal badge 3, and the antenna gain is low, so weak signals such as radio signals from artificial satellites or distant base stations are transmitted. There was a problem in that it could not be received. Furthermore, although the antenna devices shown in FIGS. 7(A) and 7(B) are provided with a plurality of loop antennas 6,
There is no mention of how the loop antennas 6 are connected to each other or how to combine the radio signals received by the loop antennas 6. Therefore, even in this antenna device, the sensitivity of the antenna may vary depending on the direction in which the radio waves arrive. The radio signal was too low and too weak to be detected. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an antenna device with high antenna gain and excellent portability.
この発明のアンテナ装置は、ヘルメットあるいは帽子を
形成する曲面状の誘電体材に沿って配列された複数個の
素子アンテナと、
前記各素子アンテナで受信された電波信号に対して所望
の受信ビームを形成するとともに、各素子アンテナで送
信する電波信号に対して送信ビームを形成する、ビーム
形成回路と、
前記ビーム形成回路を制御する制御部とを備えたことを
特徴とする。The antenna device of the present invention includes a plurality of element antennas arranged along a curved dielectric material forming a helmet or a hat, and a desired receiving beam for radio wave signals received by each of the element antennas. The present invention is characterized by comprising: a beam forming circuit that forms a transmission beam for radio wave signals transmitted by each element antenna; and a control unit that controls the beam forming circuit.
上記構成によれば、受信時には、各素子アンテナで受信
された電波信号を、ビーム形成回路で処理することによ
り、電波信号の到来方向と合致する受信ビームの形成が
可能となり、又、送信時においても、各素子アンテナに
給電する電波信号をビーム形成回路にて同様に処理する
ことにより、所望の向きに指向特性を有する送信ビーム
を形成できるので、アンテナ利得が高くなり、効率のよ
い通信が可能となる。According to the above configuration, at the time of reception, by processing the radio wave signal received by each element antenna in the beam forming circuit, it is possible to form a reception beam that matches the direction of arrival of the radio wave signal, and at the time of transmission, the radio wave signal received by each element antenna is processed by the beam forming circuit. By similarly processing the radio wave signals fed to each element antenna in the beam forming circuit, it is possible to form a transmission beam with directivity in the desired direction, increasing antenna gain and enabling efficient communication. becomes.
第1図は、この発明の一実施例を添付した図面に従って
説明する。
第1図は、この発明のアンテナ装置の一実施例を示す外
観図であり、第2図は、第1図のヘルメット部に対する
断面図である。
各図において、1は誘電体で形成されたヘルメットであ
り、2は、ヘルメット1の内側のほぼ全面に貼設された
導体板であり、3は、ヘルメット1の外側の球面に沿っ
て貼設された複数個の金属パ、2チであり、アレーアン
テナとして機能するように、所定の間隔で配列される。
5は無線機である。7は、各金属バッチ3に接続される
複数本の給電線路であり、この給電線路7は、第2図に
示すように、ヘルメットlの誘電体内に埋め込まれる。
8は、前記の給電線路7の他端が接続される電波信号処
理部であり、この電波信号処理部8は、前記無線機5と
接続ケーブル9により接続されている。
第3図は、上記の電波信号処理部8の一例を示すブロッ
ク図であり、第1図と同一の部分には共通の符号を付し
ている。
図において、12は、上記の各金属バッチ3で受信され
た電波信号及び、送信時に各金属パッド3に給電する電
波信号の位相を変化させる可変移相器であり、各給電線
路7の末端に設けられる。
13は、複数本の伝送線路14により各可変移相器12
に接続される可変電力合成・分配器であり、受信時には
各可変移相器12より供給される電波信号の振幅値を制
御して所要の合成比で合成するとともに、送信時には無
線機5より給電される無線信号を各金属バッチ3に対し
て所要の振幅値に制御して分配する。15は、制御回路
であり、位桁制御線16を介して前記可変移相器12に
おける位相を制御するとともに、振幅制御線17を介し
て前記可変電力合成・分配器13における各信号の振幅
値を制御する。18は、この制御回路15付属のメモリ
である。19は三つの端子A、BCを有する方向性結合
器であり、無線機5よりの接続ケーブル9の他端が端子
Bに接続され、端子Aと前記の可変電力分配器13とは
伝送線路20により接続され、又、端子Cは、伝送線路
21を介して前記制御回路15に接続される。
次に上記構成になる装置の動作を説明する。
別の送信機より送信された電波信号が各金属バッチ3で
受信されると、その電波信号は、それぞれ給電線路7を
介して電波信号処理部8内の各可変移相器12に導かれ
る。各可変移相器12では、制御回路15よりの制御に
より位相制御信号に従って各電波信号毎に所要の位相量
が与えられ、位相量を付与した各電波信号は、可変電力
合成・分配器13に入力される。
可変電力合成・分配器13では、制御回路15よりの振
幅制御信号に基づき、入力された各電波信号の振幅を制
御することにより、所要の合成比でもってこれらの電波
信号が合成され、方向性結合器19の端子Aに供給され
る。端子Aに入力された信号の大半は、同方向性結合器
19の端子Bに出力され、受信状態になっている無線機
5に入力されるが、端子Aに入力された信号の一部は、
同方向性結合器19の端子Cに出力され、制御回路15
に入力される。
制御回路15は、方向性結合器17より入力される電波
信号の強度が最大となるように、メモリ18に予め記憶
されていた振幅及び位桁制御情報を用いて、各可変移相
器12及び可変電力分配器13にてそれぞれ電波信号に
対して最適な位相及び振幅を与える。かかる制御動作の
結果、電波信号の入射方向ベクトル(第1図の矢印10
)と、このアンテナ装置で形成される受信ビーム(第1
図で示す指向特性パターン11)の最大利得方向とが合
致するようになる。以上が受信時の動作であり、次に送
信時の動作について説明する。
送信状態の無線機5より出力された電波信号は、接続ケ
ーブル9を介して電波信号処理部8内の方向性結合器1
9の端子Bに入力される。この端子Bに入力された電波
信号は、同方向性結合器19の端子Aにそのまま導かれ
、可変電力合成・分配器13に入力される。
可変電力合成・分配器13では、制御回路15よりの振
幅制御信号により、所要の振幅値とした複数の電波信号
に分配され、更に、各可変移相器12では、制御回路よ
りの位相制御信号により、分配された各電波信号に所要
量の位相量が付与されるが、その際、前記振幅制御信号
及び位相制御信号は、メモリ18に予め記憶されていた
振幅及び移相制御情報に基づくものであってもよく、あ
るいは、上記の受信ビーム11の方向、即ち、上記の入
射方向ベクトルの方向に最大強度となる電波信号を放射
できる送信ビームを形成できるように、制御回路15が
、所定の振幅制御信号及び位相制御信号を出力するよう
にしてもよい。かかる制御の結果、各金属パッチ3より
放射される電波信号は、所望の方向に指向特性を有する
送信ビームでもって放射されるようになる。
尚、上記の受信動作では、受信感度を上げるために、電
波信号の方向ベクトル10と向きが合致する受信ビーム
を形成したが、受信時に前記の方向ベクトル10と異な
る方向からの不要な電波信号が入射しているときには、
制御回路15による振幅及び移相制御により、指向特性
を変えて妨害電波信号による混信を最低限に抑えること
もできる。
又、上記実施例に用いた金属バッチ3の形状は、円形に
限られず、方形、楕円形等任意の形状であってもよい。
更に、素子アンテナとして、導体板2と平行に配された
金属パッチ3を用いたが、この外にループアンテナ、ダ
イポールアンテナ、スロットアンテナ等、上記のヘルメ
ット1に装着できるものであれば、いずれのタイプのも
のであってもよい。上記の給電線路7についても上記導
体板2を地導体として用いるマイクロストリップ線路や
、同軸ケーブルとしても構わない。又、第4図に示すよ
うに、ヘルメット1の内面にある導体板2と、平行に、
別の導体板2aをヘルメット1の材質内で、かつ給電線
路7より外側に埋め込んだ、トリプレート構造としても
よい。又、金属バッチ3と給電線路7との接続に関して
も、上記実施例のごとく両者を直接接続するだけでなく
、第5図に示すように、金属バッチ3内の内側の別の導
体板2aに開けられた円形、方形あるいは十字型などの
結合孔22を設け、この結合孔22を通じて金属バッチ
3と給電線路7とを電磁的に結合させてもよい。
上記実施例では、ヘルメット1にアレーアンテナを設け
た場合を示したが、ヘルメットlの代わりに、誘電体シ
ートや合成樹脂布等で作られた帽子を用いても同一の機
能をなすアンテナ装置を提供できる。FIG. 1 describes an embodiment of the present invention according to the accompanying drawings. FIG. 1 is an external view showing one embodiment of the antenna device of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of the helmet portion of FIG. 1. In each figure, 1 is a helmet formed of a dielectric material, 2 is a conductor plate attached to almost the entire inside of the helmet 1, and 3 is a conductor plate attached along the outer spherical surface of the helmet 1. A plurality of metal pins are arranged at predetermined intervals so as to function as an array antenna. 5 is a radio device. Reference numeral 7 denotes a plurality of power supply lines connected to each metal badge 3, and this power supply line 7 is embedded in the dielectric of the helmet 1, as shown in FIG. Reference numeral 8 denotes a radio signal processing section to which the other end of the feed line 7 is connected, and this radio signal processing section 8 is connected to the radio device 5 by a connecting cable 9. FIG. 3 is a block diagram showing an example of the radio signal processing section 8 described above, and the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals. In the figure, 12 is a variable phase shifter that changes the phase of the radio wave signal received by each metal batch 3 and the radio wave signal fed to each metal pad 3 at the time of transmission. provided. 13, each variable phase shifter 12 is connected to each variable phase shifter 12 by a plurality of transmission lines 14.
It is a variable power combiner/distributor connected to the radio device 5, which controls the amplitude value of the radio wave signals supplied from each variable phase shifter 12 during reception and combines them at the required combining ratio, and when transmitting, it is powered by the radio device 5. The wireless signal is controlled and distributed to each metal batch 3 at a required amplitude value. 15 is a control circuit which controls the phase in the variable phase shifter 12 via a digit control line 16, and controls the amplitude value of each signal in the variable power combiner/divider 13 via an amplitude control line 17. control. 18 is a memory attached to this control circuit 15. 19 is a directional coupler having three terminals A and BC, the other end of the connection cable 9 from the radio device 5 is connected to the terminal B, and the terminal A and the variable power divider 13 are connected to the transmission line 20. The terminal C is connected to the control circuit 15 via the transmission line 21. Next, the operation of the apparatus having the above configuration will be explained. When a radio signal transmitted from another transmitter is received by each metal batch 3, the radio signal is guided to each variable phase shifter 12 in the radio signal processing unit 8 via the feed line 7, respectively. In each variable phase shifter 12, the required phase amount is given to each radio wave signal according to the phase control signal under the control of the control circuit 15, and each radio wave signal to which the phase amount has been given is sent to the variable power combiner/divider 13. is input. The variable power combiner/divider 13 controls the amplitude of each input radio wave signal based on the amplitude control signal from the control circuit 15, so that these radio wave signals are combined with a desired combination ratio, and the directionality is It is supplied to terminal A of coupler 19. Most of the signals input to terminal A are output to terminal B of the codirectional coupler 19 and input to the radio 5 which is in the receiving state, but a part of the signals input to terminal A is ,
It is output to the terminal C of the codirectional coupler 19, and the control circuit 15
is input. The control circuit 15 uses the amplitude and digit control information stored in the memory 18 in advance to maximize the strength of the radio signal input from the directional coupler 17. The variable power divider 13 gives the optimum phase and amplitude to each radio signal. As a result of this control operation, the incident direction vector of the radio wave signal (arrow 10 in FIG.
) and the receiving beam (first beam) formed by this antenna device.
The maximum gain direction of the directional characteristic pattern 11) shown in the figure comes to match. The above is the operation at the time of reception, and next the operation at the time of transmission will be explained. The radio signal output from the radio device 5 in the transmitting state is sent to the directional coupler 1 in the radio signal processing unit 8 via the connection cable 9.
It is input to terminal B of 9. The radio wave signal input to this terminal B is directly guided to the terminal A of the codirectional coupler 19 and input to the variable power combiner/divider 13. In the variable power combiner/distributor 13, the amplitude control signal from the control circuit 15 is used to distribute the signal into a plurality of radio wave signals having a required amplitude value.Furthermore, in each variable phase shifter 12, the amplitude control signal from the control circuit is used to distribute the signal into a plurality of radio wave signals. A required amount of phase is given to each distributed radio signal, and at this time, the amplitude control signal and the phase control signal are based on the amplitude and phase shift control information stored in advance in the memory 18. Alternatively, the control circuit 15 may perform a predetermined control so as to form a transmitting beam capable of emitting a radio wave signal having maximum intensity in the direction of the receiving beam 11, that is, in the direction of the incident direction vector. An amplitude control signal and a phase control signal may also be output. As a result of such control, the radio wave signals radiated from each metal patch 3 come to be radiated as a transmission beam having directional characteristics in a desired direction. In the above reception operation, in order to increase reception sensitivity, a reception beam whose direction matches the direction vector 10 of the radio wave signal is formed, but during reception, unnecessary radio wave signals from a direction different from the direction vector 10 are generated. When it is incident,
By controlling the amplitude and phase shift by the control circuit 15, it is also possible to change the directivity characteristics to minimize interference caused by interfering radio signals. Further, the shape of the metal batch 3 used in the above embodiment is not limited to a circle, but may be any shape such as a rectangle or an ellipse. Furthermore, as an element antenna, a metal patch 3 arranged parallel to the conductor plate 2 was used, but in addition to this, any antenna such as a loop antenna, dipole antenna, slot antenna, etc., can be used as long as it can be attached to the above-mentioned helmet 1. It may be of type. The feed line 7 may also be a microstrip line using the conductor plate 2 as a ground conductor, or a coaxial cable. In addition, as shown in FIG. 4, parallel to the conductor plate 2 on the inner surface of the helmet 1,
It is also possible to adopt a triplate structure in which another conductor plate 2a is embedded within the material of the helmet 1 and outside the power supply line 7. Regarding the connection between the metal batch 3 and the power supply line 7, it is not only necessary to connect them directly as in the above embodiment, but also to connect them to another conductor plate 2a inside the metal batch 3, as shown in FIG. A circular, square, or cross-shaped coupling hole 22 may be provided, and the metal batch 3 and the power supply line 7 may be electromagnetically coupled through this coupling hole 22. In the above embodiment, a case is shown in which the array antenna is provided on the helmet 1, but an antenna device having the same function can be obtained by using a hat made of a dielectric sheet, synthetic resin cloth, etc. instead of the helmet 1. Can be provided.
以上説明したように、この発明は、素子アンテナである
金属バッチ及び給電線路と、ビーム形成回路である電波
信号処理部とをヘルメット部に設け、かつ、素子アンテ
ナにより任意の送受信ビームを形成可能としたので、ア
ンテナ利得が高くなり、かつ障害物に遮られる恐れも少
ないので、高品位な通信が可能となる。As explained above, the present invention provides a helmet with a metal badge as an element antenna, a feeder line, and a radio signal processing section as a beam forming circuit, and enables the element antenna to form arbitrary transmitting and receiving beams. Therefore, the antenna gain is high and there is little risk of being blocked by obstacles, making high-quality communication possible.
第1図はこの発明のアンテナ装置の一実施例を示す外観
図、
第2図は第1図におけるヘルメット部の断面図、第3図
は第1図の装置における電波信号処理部の一例を示すブ
ロック図、
第4図はトリプレート型給電線路を用いた場合のヘルメ
ットの部分断面図、
第5図は導体板に結合孔を設けたヘルメットの部分断面
図、
第6図は従来のアンテナ装置を示す断面図、第7図(A
)及び第7図(B)は他の従来のアンテナ装置の平面図
及び側面図である。
1・・・ヘルメット、2・・・導体板、3・・・金属パ
ッチ、5・・・無線機、7・・・給電線路、8・・・電
波信号処理部、9・・・接続ケーブル、12・・可変移
相器、13・・・可変電力合成・分配器、
15・・・制御回路、18・・・メモリ、19・・・方
向性結合器、22・・・結合孔。
第1図
、/10FIG. 1 is an external view showing an embodiment of the antenna device of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the helmet section in FIG. 1, and FIG. 3 is an example of the radio signal processing section in the device shown in FIG. 1. Block diagram, Figure 4 is a partial sectional view of a helmet using a triplate type feed line, Figure 5 is a partial sectional view of a helmet with coupling holes provided in the conductor plate, and Figure 6 is a partial sectional view of a helmet using a conventional antenna device. A sectional view shown in Fig. 7 (A
) and FIG. 7(B) are a plan view and a side view of another conventional antenna device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Helmet, 2... Conductor plate, 3... Metal patch, 5... Radio, 7... Power supply line, 8... Radio signal processing section, 9... Connection cable, 12... Variable phase shifter, 13... Variable power combiner/divider, 15... Control circuit, 18... Memory, 19... Directional coupler, 22... Coupling hole. Figure 1, /10
Claims (2)
体材に沿って配列された複数個の素子アンテナと、 前記各素子アンテナで受信された電波信号に対して所望
の受信ビームを形成するとともに、各素子アンテナで送
信する電波信号に対して送信ビームを形成する、ビーム
形成回路と、 前記ビーム形成回路を制御する制御部とを備えたことを
特徴とするアンテナ装置。(1) A plurality of element antennas arranged along a curved dielectric material forming a helmet or a hat, and forming a desired receiving beam for radio signals received by each of the element antennas, An antenna device comprising: a beam forming circuit that forms a transmission beam for radio signals transmitted by each element antenna; and a control section that controls the beam forming circuit.
た電波信号と、送信時に各素子アンテナに給電する電波
信号とに対し、それぞれ振幅と位相を制御する請求項1
記載のアンテナ装置。(2) Claim 1, wherein the beam forming circuit controls the amplitude and phase of the radio wave signal received by each element antenna and the radio wave signal fed to each element antenna at the time of transmission.
The antenna device described.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2052332A JPH03254207A (en) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | Antenna system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2052332A JPH03254207A (en) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | Antenna system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03254207A true JPH03254207A (en) | 1991-11-13 |
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ID=12911843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2052332A Pending JPH03254207A (en) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | Antenna system |
Country Status (1)
Country | Link |
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