JPS5866428A

JPS5866428A - 送受信機

Info

Publication number: JPS5866428A
Application number: JP12196482A
Authority: JP
Inventors: トマス・ケイ・イシイ; ジヨ−ジ・エイ・バウマン
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1981-07-13
Filing date: 1982-07-13
Publication date: 1983-04-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、非常に短かいアンテナを有する無線電波エネ
ルギの送信機、受信機及び／またはトランシーバに関し
、更に詳細には、装置から接地面。

をなくしてアンテナ装置のアースを浮かし、アンテナを
非常に短かくした送信機、受信機及び／またはトランシ
ーバに関する。

７０−テイングアース形アンテナとは、接地面またはア
ースを有していないアンテナのことを言う。モノポール
形アンテナにおける接地面は、アンテナ端子からの高周
波電界線路となる大きな導電体である。遠隔センサから
中央ステーションまたはパネルへ無線データを送信する
場合、アンテナの長さは、このような装置の全体的な複
雑性、実用性及び経済性において重要な問題となってく
る。このような装置は、中央ステーションまたはパネル
または中間ステーションまたはパネルへ及び／またはパ
ネルから信号を送信及び／または受信するアンテナと、
送信機及び／または受信機をそれぞれ有する遠隔センサ
を含んでいる。警報装置の場合、警報送信機は、煙セン
サ、火炎センサ、または侵入者検出器に応答し、警報信
号を中央ステーションに送る。たとえば、遠隔センサは
安全スイッチを有し、このスイッチが作動すると送信機
はアンテナを付勢して高周波信号をパネルに送信する。

このパネルは、アンテナを備えた受信機を有し、受信機
は、送信された電波エネルギを受信して操作者に警報を
表示する。

また、このような無線送信及び受信装置は、中央ステー
ションによシ遠隔点を制御しかつモニタするよう、ビル
ディング内の自動操作装置においても使用することがで
きる。たとえば、遠隔ステーションにおける送信機は、
温度信号を中央ステーションに送信する。ビルディング
内に温度変化が起きたことを表わす信号を受信した場合
、上記中央ステーションは、温度センサを配置した空間
に、調整された空気を供給するファン装置のダンパまた
はバルブを制御するよう、無線信号を遠隔ステーション
へ送るような応答を行なう。このようにして、この空間
の温度を所定レベルに戻すことができる。

このような無線送信装置が実用的かつ経済的であるには
、アンテナ装置が短かく、かつ送信機及び／または受信
機とアンテナ間のインピーダンス整合が簡単でしかも効
率的でなければならず、さらに、アンテナ駆動効率も高
く、また非空間波との結合が十分でなければならない。

半波長または％波長のアンテナについて、従来幅広く研
究がなされてきたが、これが実用的であるには、大きな
接地面を要していた。さらに、約４９メガヘルツの周波
数では、半波長アンテナでは約３メートル、Ｋ波長のア
ンテナでは約１％メートルの長さが必要であった。この
ようなアンテナは大きな接地面を要するので、特に米国
ではＦＣＣ免許のないものに対しての適用はできなかっ
た。従って、従来このような接地面の大きさを減少する
努力がなされてきた。しかし、このような努力にもかか
わらず、アンテナの長さを実用的な長さに減少すること
はできなかった。理論的には、放射パターンまたはイン
ピーダンスのような望ましいアンテナ特性を最大に利用
するには大きな接地面、１０波長のオーダの接地面が望
ましい。しかし、接地面かに波長の大きさであっても、
屋内無線高周波データ通信及び遠隔無線制御では取シ扱
い上非常Ｋかさばる。それでなくとも、接地面はいかな
る携帯用ラジオにとって物理的に邪魔である。

上述したように、警報及び／または制御無線装置を実用
的なものとするには、アンテナは極カ短かくなくてはな
らない。短かい電気アンテナは、低放射抵抗、小さなア
ンテナ係数、低い放射効率及び低い駆動点効率のため、
有用ではないと通常考えられてきた。その上、接地面を
有するアンテナの場合　１７．波長の長さのアンテナは
使用できないと考えられていた。たとえば、４９．８３
メガヘルツでは、放射抵抗は、０．４７４３オームと非
常に小さい。また、アンテナの入力インピーダンスも低
く、インピーダンス整合を行なうことが困難でしかも全
アンテナ駆動効率も低いものとなってしまった。

しかし、接地面をなくシ、送信機及び／または受信機の
低い方を接地せずに浮かせた場合には、アンテナの入力
インピーダンスは完全な半波長ダイポールと同じように
高くなる。接地面をなくした非常に短かいアンテナ装置
のこの高インピーダンスは、空間放射が低く、シかも放
射の大部分が、表面波のように壁、床、天井と結合する
ことを意味している。従って、無線装置を建築物内で使
用し、送信機及び／ｌたは受信機を建物の壁、天井また
は床面に配置した場合、これらは表面波と結合する。

このような、接地面をなくしたフローティングアース形
の無線送信装置にょシ非常に短かいアンテナを使用する
ことができ、アンテナ駆動効率を高くシ、アンテナと送
信機及び／ｌたは受信機関のインピーダンス整合もでき
、しかも実際の距離にわたって送信機と受信機関の非空
間波長の結合を十分なものとすることもできて適当な信
号の送信が行なえる。

フローティングアース形の非常に短いアンテナのインピ
ーダンスは高い値を示し、この結果、空間放射エネルギ
は小さいが放射エネルギの大部分は表面波として壁、床
および天井と結合する。無線装置をビルディング内で使
用し、送信機および（または）受信機をビルディングの
壁、床あるいは天井に設けると、これらの機器は表面波
と結合する。

本発明に使用出来るアンテナは公知のロンドアンテナで
もよいが、平板アンテナでもよい。後者の場合、本発明
によればプリント回路基板上に鍍金して、これをアンテ
ナとして使用し、該プリント回路基板をコンデンサとし
、このコンデンサの電極板が上記鍍金アンテナと壁、床
または天井とで構成する。このようにすると、送受信機
をビルディングの壁、床または天井に設けることにより
、送受信機はとルデインクの表面に添って伝播する送信
あるいは受信されるべきデータを有する表面波と容量結
合する。

フローティングアース形アンテナと、このアンテナに接
続した送信機及び／または受信機とにより、送信機と受
信機間で無線電気エネルギを効率良く送信することがで
きる。この送信機は、アンテナを付勢して無線送信用電
磁エネルギを供給し、かつ受信機は、受信した無線電磁
エネルギに相当した電気信号をアンテナから受信する。

本発明に係る送受信機は、プリント回路基板と、送受さ
れるデータを送り且つ（または）受信するために該プリ
ント回路基板上に設けた電子回路と、該プリント回路基
板の表面に設けたメッキアンテナとから構成され、上記
メッキアンテナは上記電子回路へおよび（または）から
該プリント回路基板を取付けた支持体の表面からおよび
（または）へデータを結合するための１つの容量（コン
デンサ）電極を形成する。なお、本発明でいうメッキア
ンテナとは鍍金技術によって基板に付着したアンテナの
みならず、他の技術によって基板上に形成した平板状ア
ンテナをも含むものである。

以下本発明を実施例を用いて詳細に説明する。

第１図はアンテナ１０と、接地面１２とアンテナ１０と
に接続した送信機及び／または受信機１１を示している
。アンテナ１０と接点面１２との間には非常に狭い空隙
がある。第２図は、第１図の装置の等価回路を示してい
る。この等価回路の抵抗値Ｒｓは、同調コイル損失を表
わし、抵抗値Ｒムはアンテナロンドの高周波数損失を表
わしている。

また、Ｒｒａｄは、アンテナの長さと送信周波数の波長
との関数である放射抵抗を表わし、＋）（ｉｎと−Ｘｉ
ｎは、同調コイルのりアクタンスとアンテナの入力イン
ピーダンスのりアクタンスをそれぞれ表わしている。ビ
ルディング内で無線電磁エネルギを送信するのに、第１
図に示したような装置を使用すると、接地面１２が伝達
システム間の結合を弱め消したり、短絡したシすること
があり、そうでない場合でもビルディングの表面を表面
波が伝わるということが起ってしまう。

第３図は、本発明のフローティングアース形アンテナ装
置を示している。この場合、アンテナ２０は、端子２２
として示されているフローティングアースを有する送信
機及び／または受信機２１に接続している。ここでは、
接地面を全くなくすか、またはアンテナ２０と接地面と
の間の間隙を大きくして接地面が非常に離れた位置とな
るようにしている。

第４図は、第３図の装置の等価回路を示している。接地
面をなくすか、または離れた場所に配置するように図っ
たので、等価インピーダンスＲ１゜Ｒ１，−ＸＩ、ＸＳ
は、等測的ＲＦ回路を形成している。

屋内用無線高周波デニタ伝送系や遠隔制御系では、受信
機が損失の見込まれることのない空間に懸架されること
はまずない。受信機は、たとえば床面、天井、壁面、空
間またはキャビネットの上部等に設置され、アンテナは
、人がいたり、装置、ユーティリティや家具があるビル
ディングに接続している。近くにある屋内の障害物及び
物による反射、散乱、分散、消失等は損失環Ｒ１、Ｈｍ
及びリアクタンス項−ＸＩ　、ＸＩで表わされる。消失
を除くこれらすべての現象は、主に表面波の形の回復可
能なエネルギの結合を表わ゛している。屋内無線高周波
データ通信では、受信機は直接送信される空間波ではな
く、見通し区間と見通し区間、または見通し区間を越え
た屈曲壁面に沿う表面波に結合する。従って、高周波屋
内通信及び制御系では、Ｒｒａｄではな（Ｒ１及びＲ１
へ高周波すなわち電磁波エネルギを送ることが重要であ
る。

第２図と第４図を比較すると明らかなように、フローテ
ィングアース形アンテナは、Ｒｒａｄではな（Ｒ１及び
Ｂｓを使用することが本来適している。

第２図の接地面はＲ１，Ｒｓ　、−Ｘｉ、ＸＩを短絡し
ている。

第４図に示すように接地面を取り除くと、電磁エネルギ
をＲ１、Ｂｓに送ることが可能になる。送信周波数がた
とえば約４９メガヘルツであるならば、鴇波長、すなわ
ち約１５センチメートルのフローティングアース形の短
かいロンドアンテナを用いることができる。このアンテ
ナ装置ドは、４ミリメートルの直径で、真鍮製である。

このようなアンテナの結合効率は、約０．９３である。

フローティングアース形の短かいアンテナの結合効率は
、Ｒｒａｄではなく　、Ｒ”　＋Ｒ”を用いるならば、
接地面を有する短かいアンテナの放射効率より良好であ
る。

０．８８で、これは接地面を有する短かいアンテナより
も高い。従って、接地面のない短かいアンテナは、接地
面を有する短かいアンテナよりもはるかに優れたアンテ
ナであると言える。接地面を有するアンテナ装置の場合
、接地面のない短かいアンテナ装置と同様の特性を得る
には、アンテナを長くしなければならない。

第５図は、第３図のアンテナ２０に使用する送信機を示
している。ＤＡＴＡ　ＩＮＰＵＴから入力したデータは
、抵抗３１へ送られる。信号データが発振器の周波数を
線形に変化させるように、抵抗３２は２つのダイオード
すなわちバラクタ３３．３４に、供給電圧３５によるバ
イアスを印加する。

コイル３６は、２つのダイオード３３．３４のアノード
を結合している。コンデンサ３Ｔは、データ情報を通過
させる■阻止コンデンサである。コイル３８は、２つの
バラクタ３３．３４と直列共振し、かつ水晶振動子３９
に接続している。水晶振動子３９は、所定の送信周波数
、たとえば４９．８４５メガヘルツで自己直列共振し、
かつ発振器のトランジスタ４５に接続している。また水
晶振動子３９には並列に抵抗４０があって、変調し易い
レンジまで、水晶発振器の“Ｑ″を下げている。

抵抗４１は、コイル４２とコレクタ抵抗４３がらトラン
ジスタのペースへバイアスをかける。コンデンサ４４は
、トランジスタ４５０ペースと、並列接続した抵抗４６
とコンデンサ４７間に接続している。コイル４２は、抵
抗４８と並列接続し、抵抗４８は発振器の“Ｑ′を、更
に制御し易いレンジまで低下する。コイル４２とコンデ
ンサ４９は、トランジスタ４５のコレクタ用の並列共振
回路を形成している。コンデンサ５０は、抵抗４３とコ
イル４２の接続点を共通ライン５１に接続する。

コンデンサ５２は、エネルギの一部を発振器から、トラ
ンジスタ５３の形態の増幅器５３へ送る。トランジスタ
５３０ベースは、コンデンサ５６を介してライン５１に
接続し九抵抗５４．５５の接続点に接続している。コイ
ル５Ｔは、コンデンサ５８と並列共振し、エネルギの大
部分は、コンデンサ５９とコイル６０により形成された
共振回路に送られる。増幅器−ドライバは、コイル６ｏ
を介してアンテナ２０に接続している。

第６図は、本発明において使用する受信機の一実施例を
示し・ている。アンテナ２０は電磁エネルギを受信し、
これから得た電気信号は、装荷コイルＴ１を介して水晶
フィルタに送られる。装荷コイル７１は、コイル７２の
タップに接続し、コイル７２は可変同調コンデンサ７３
と並列接続して、装荷コイル７１と増幅器７４間に整合
回路を形成している。整合回路と増幅器７４との間には
、抵抗７５とコンデンサ７６の直列回路が接続され、入
力不整合の広い範囲にわたって前置増幅器を安定させ、
ＲＦバイパスを形成する。バイアス抵抗７７．７８は、
増幅器７４のゲート１とバイパスコンデンサ７６間の接
続点に接続している。デカプリングコンデンサ７９と抵
抗８０は、増幅器７４のゲート２に最高レベルのバイア
スを与える。コイル８１とコンデンサ８２．８３は、同
調後、所定の周波数の共振回路となる。この共振回路は
水晶フィルタ８４に整合している。抵抗８５は、電源８
６から増幅器にバイアスをかける。抵抗８Ｔを、増幅器
のドレインと水晶フィルタとの間に設けて、これら２つ
の間の整合を良くシ、タンク回路のＱを適当なものとし
ている。

水晶フィルタ８４は、可変コイル８９とコンデンサ９０
とに接続し、この回路はコンデンサ９１を介して受信機
９２のビン１８に接続している。

受信機９２のビンは、図示のように種々の減結合コンデ
ンサと同調コンデンサを有している。ビン８の出力が十
分な大きさであるよう、ビン１１．１２間に位相ロック
ループ用のループフィルタが設けられている。抵抗９３
は、受信機９２の出力をフィルタコンデンサ９４に接続
し、かつコンデンサ９５を介してバンファ増幅器９６に
接続している。

続いて、増幅器９６はＤＡＴＡ　ＯＵＴ　ＰＵＴ端子へ
出力信号を送る。このような回路は、データまたはオー
ディオ用のいずれにも使用することができる。

トランジスタ１０１のペースは受信機９２のビン、　６
に接続して、ビン６に対してのエミッタフォロアとして
動作する。このトランジスタのエミッタにおける位相は
、ビン６における位相と同じで、必要に応じてスケルチ
出力に現われる反転位相のかわりに使用してもよい。ま
たコンデンサ１０２をトランジスタ１０１０ペースとコ
レクタ間に設けて、トランジスタが誤ってトリガするの
を阻止している。トランジスター０１のコレクタは、Ｌ
ＥＤ１０４に接続したエミッタを有するトランジスタ１
０３０ペースに接続している。ＲＦ信号が存在していな
い場合、ビン６は、トラレジスタのエミッタと同様に高
くなり、ＬＥＤ１０４は発光する。スケルチ回路は、有
効信号が存在する他の回路（図示せず）を調整するのに
使用する。受信機からの出力は、データ出力ビンに現わ
れる。

次に、本発明を使用したメッキアンテナを具備した送受
信機について゛第７図および第８図を用いて説明する。

ａＩ７図は送信機、受信機および（ま九は）トランシー
バの電子回路１１１を具備したプリント回路。

基板１００を示している。この基板１００上に設けた電
子回路は前述した第５図又は第６図の詳細回路のように
構成されている。基板１００上には、第７図から明らか
なように導電体、例えば鋼板でメッキアンテナ１１２が
形成している。このメッキアンテナ１１２は前述した実
施例（第３図）のロンドアンテナ２０に対応する。

第８図によれば、プリント回路基板１００は筐体１１３
に収納され、該筐体１１３は部１１１１５の壁１１４に
取付けるこｙが出来る。筐体１１３は温度感知器、湿度
感知器、動作感知器等をも収容し、部屋１１５内の状態
を感知するものである。また、筐体は中央局から遠隔局
を制御する装置を収容することも出来る。いづれの場合
でも、筐体１１３に収容されるいかなる感知器は、例え
ば温度感知器であれば、部屋１１５内の現実の温度を表
示する表示部１１６と部屋の希望する温度を指示する指
示器１１７ゝを具備している。更に、筐体１１３は部屋
１１５内の状態の制御基準点をその部屋内でセットでき
るダイヤル１１Ｂをも有することが出来る。この場合、
例えば温度感知器であれば、感知器はプリント回路基板
１１０の電子回路１１１と接続し、部屋１１５の温度を
示すデータ信号を中央局に送信し、中央局はこのデータ
信号を希望温度と比較し、部屋１１５のあるビルディン
グ内の制御局に指令信号を送出し、この部屋１１５の温
度を補正することが出来る。

プリント回路基板１１０を筐体１１３の後部に取付ける
と、アンテナ１１２はビルディング内の部屋１１５の壁
１１４に添って伝播する表面波と結合することが出来る
。プリント回路基板１１０は前述したように接地板を有
さす、アンテナ１１２はコンデンサ電極を形成するよう
にプリント回路基板１１０上にメンキされており、更に
コンデンサ電極を形成したアンテナ１１２は筺体１１３
を取付けた壁１１４に添って伝播する表面波と結合する
ことが出来るので、送信機および（または）受信機１１
１は空間波でなくむしろ表面波を送信および（ｔたは）
受信することが出来る。このため、これら送受信機は波
長のン、。又はン、。の長さの非常に短かいアンテナを
使用して効率良く送受信することが出来るようになる。

また、アンテナは短かくなるので実用されるプリント回
路基板上に容易に形成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、接地面を有する従来のアンテナ装置の概要図
、第２図は第１図に示した装置の等価回路図、第３図は
フローティングアース形アンテナを用いた本発明による
アンテナ装置の概要図、第４図は第３図に示した装置の
郷価回路図、第５図は本発明において使用することので
きる送信機の１０．２０・・・・アンテナ、ｊｌ、２１
・・・・送信機及び／または受信機、１２・・・・接地
面、３３．３４・・・・ダイオード、３９・・・・水晶
振動子、７１・・・・装荷コイル、８４・・・・水晶フ
ィルタ、９２・・・・受信機。特許出願人　　ハネフェル・インコーポレーテツド復代
理人　　山川　政樹（＃ビ・１名）ＦＩＧ　　７ＦＩＧ　８手続補正書（卑戊）１、事件の表示昭和５刊′年特　　許願第ｔｚ＜’＜ｃ子骨２、ぐ悸η
の名称送受信機３、補正をする者

Claims

【特許請求の範囲】

（１）７０−テイングアース形アンテナと、このアンテ
ナに接続して無線電磁エネルギを送信および／または受
信する電子回路部とからなり、上記アンテナは非常に短
いアンテナであることを特徴とする送受信機。
（２）フローティングアース形アンテナと、このアンテ
ナに接続して無線電磁エネルギを送信および／または受
信する電子回路部とから構成される送受信機において、
上記電子回路部はプリント基板上に形成され、上記フロ
ーティングアース形アンテナは上記プリント基板の表面
に形成したメッキアンテナであって、このメッキアンテ
ナは一方のコンデンサ電極を構成し、当誼送受信機が設
けられる支持体の表面が他方のコンデンサ電極を構成し
てこれら１対の電極が上記プリント基板と上記支持体の
表面との間の電磁エネルギと結合することを特徴とする
送受信機。