JP2001077619A - Active antenna - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、地上マイクロ波
通信、移動体通信等に使用するアンテナにトランジスタ
や増幅器を装荷したアクティブアンテナに関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active antenna in which a transistor or an amplifier is loaded on an antenna used for terrestrial microwave communication, mobile communication and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図５は、例えば、特開平４−３５４４０
４号公報に「受信装置」として示された従来のアクティ
ブアンテナの構成図である。図において、１は基板、２
は第１層配線、３は第２層配線、４は接続線、１００は
コイルアンテナ、１０１は多段増幅器である。コイルア
ンテナ１００は、第１層配線２と第２層配線３を順次接
続することにより構成する。コイルアンテナ１００と多
段増幅器１０１を同一基板上に構成し、接続線４で接続
することにより、アクティブアンテナを構成する。2. Description of the Related Art FIG.
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional active antenna indicated as a “receiving device” in Japanese Patent No. In the figure, 1 is a substrate, 2
Is a first layer wiring, 3 is a second layer wiring, 4 is a connection line, 100 is a coil antenna, and 101 is a multi-stage amplifier. The coil antenna 100 is configured by sequentially connecting the first layer wiring 2 and the second layer wiring 3. An active antenna is formed by configuring the coil antenna 100 and the multi-stage amplifier 101 on the same substrate and connecting them by the connection line 4.
【０００３】次に動作について説明する。コイルアンテ
ナ１００で受信された電波は、接続線４を伝搬して、多
段増幅器１０１に供給される。コイルアンテナ１００と
多段増幅器１０１を同一の基板１上に集積化することに
より、両者をマイクロストリップ線路で接続することが
でき、小型のアクティブアンテナを構成できる。Next, the operation will be described. The radio wave received by the coil antenna 100 propagates through the connection line 4 and is supplied to the multi-stage amplifier 101. By integrating the coil antenna 100 and the multi-stage amplifier 101 on the same substrate 1, both can be connected by a microstrip line, and a small active antenna can be configured.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来のアクティブアン
テナでは、第２層配線がエアーブリッジ構造であること
から、コイルアンテナ１００のコアー径を大きくする
と、製造が難しくなるとともに耐振性が低下する問題、
製造可能な範囲でコアー径を選定する場合にはアンテナ
インピーダンスが限定され、良好な出力、効率、利得、
雑音特性等を得ることができない問題、多段増幅器１０
１内部の整合回路とコイルアンテナが干渉し、放射特性
が劣化する問題、不要発振を生じる問題、等があった。In the conventional active antenna, since the second layer wiring has an air bridge structure, if the core diameter of the coil antenna 100 is increased, the manufacturing becomes difficult and the vibration resistance is reduced.
When selecting the core diameter within the range that can be manufactured, the antenna impedance is limited and good output, efficiency, gain,
The problem that noise characteristics and the like cannot be obtained.
(1) There is a problem that the internal matching circuit and the coil antenna interfere with each other to deteriorate the radiation characteristic, a problem that unnecessary oscillation occurs, and the like.
【０００５】この発明は上記のような種々の問題点を有
する従来のアクティブアンテナに対して、ヘリカルアン
テナのインピーダンスが、広帯域に見ると、低周波数で
容量性、高周波数で誘導性を示し、誘導性となる周波数
で使用すればインピーダンスのスミスチャート上での広
がりが小さく、広帯域で高利得な特性を得ることができ
ることに着目したインピーダンス設定を実現すると共
に、各種用途に適応させたインピーダンス設定が可能な
構成のアクティブアンテナを得ることを目的とする。According to the present invention, the impedance of a helical antenna is lower than that of a conventional active antenna having various problems as described above, and when viewed in a wide band, the impedance is low at a high frequency, and the high frequency is inductive. The impedance setting focuses on the fact that the impedance spreads on the Smith chart is small if used at a frequency that can be used, and high gain characteristics can be obtained in a wide band, and the impedance setting can be adapted to various applications It is intended to obtain an active antenna having a simple configuration.
【０００６】また、上記構成において、放射特性が優れ
ると共に不要発振が抑制されたアクティブアンテナ、耐
振性に優れた強固なアクティブアンテナ、インピーダン
ス設定の自由度の高いアクティブアンテナを得ることを
目的とする。Another object of the present invention is to provide an active antenna having excellent radiation characteristics and suppressed unnecessary oscillation, a strong active antenna having excellent vibration resistance, and an active antenna having a high degree of freedom in impedance setting.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係わる発明のアクティブアンテナは、
同一基板に実装したヘリカルアンテナと半導体素子また
は増幅器から成り、上記ヘリカルアンテナのリードを直
接または接続線あるいは整合回路を介して上記半導体素
子または増幅器の入力端子あるいは出力端子に接続して
構成したアクティブアンテナにおいて、上記ヘリカルア
ンテナのコアー径、巻数、配線間ピッチを、使用周波数
におけるヘリカルアンテナのインピーダンスが誘導性と
なるように設定したものである。In order to achieve the above object, an active antenna according to the first aspect of the present invention comprises:
An active antenna comprising a helical antenna and a semiconductor element or an amplifier mounted on the same substrate, wherein the lead of the helical antenna is connected to an input terminal or an output terminal of the semiconductor element or the amplifier directly or via a connection line or a matching circuit. In the above, the core diameter, the number of turns, and the wiring pitch of the helical antenna are set so that the impedance of the helical antenna at the operating frequency becomes inductive.
【０００８】請求項２に係わる発明のアクティブアンテ
ナは、同一基板に実装したヘリカルアンテナと半導体素
子または増幅器から成り、上記ヘリカルアンテナのリー
ドを直接または接続線あるいは整合回路を介して上記半
導体素子または増幅器の入力端子に接続して構成した受
信系に適用するアクティブアンテナにおいて、上記ヘリ
カルアンテナのコアー径、巻数、配線間ピッチを、使用
周波数におけるヘリカルアンテナのインピーダンスが誘
導性、かつ、雑音最小インピーダンスになるように設定
したものである。An active antenna according to a second aspect of the present invention comprises a helical antenna and a semiconductor element or an amplifier mounted on the same substrate, and the semiconductor element or the amplifier is connected directly to a lead of the helical antenna or via a connection line or a matching circuit. In the active antenna applied to the receiving system connected to the input terminal of the above, the core diameter of the helical antenna, the number of turns, and the pitch between the wirings, the impedance of the helical antenna at the frequency used becomes inductive and the noise minimum impedance It is set as follows.
【０００９】請求項３に係わる発明のアクティブアンテ
ナは、同一基板に実装したヘリカルアンテナと半導体素
子または増幅器から成り、上記ヘリカルアンテナのリー
ドを直接または接続線あるいは整合回路を介して上記半
導体素子または増幅器の出力端子に接続して構成した送
信系に適用するアクティブアンテナにおいて、上記ヘリ
カルアンテナのコアー径、巻数、配線間ピッチを、使用
周波数におけるヘリカルアンテナのインピーダンスが誘
導性、かつ、出力最大インピーダンスあるいは効率最大
インピーダンスになるように設定したものである。An active antenna according to a third aspect of the present invention comprises a helical antenna and a semiconductor element or an amplifier mounted on the same substrate, wherein the leads of the helical antenna are connected directly or via a connection line or a matching circuit to the semiconductor element or the amplifier. In the active antenna applied to the transmission system configured by connecting to the output terminal of the helical antenna, the core diameter, the number of turns, and the wiring pitch of the helical antenna are adjusted so that the impedance of the helical antenna at the operating frequency is inductive, and the maximum output impedance or efficiency. It is set so as to have the maximum impedance.
【００１０】請求項４に係わる発明のアクティブアンテ
ナは、請求項１記載のアクティブアンテナにおいて、上
記半導体素子を電界効果トランジスタとし、上記ヘリカ
ルアンテナのリードを直接または接続線あるいは整合回
路を介して上記電界効果トランジスタのゲート端子また
はドレイン端子に接続すると共に、上記使用周波数を上
記電界効果トランジスタの入力インピーダンスまたは出
力インピーダンスを容量性とする周波数範囲で設定した
ものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the active antenna according to the first aspect, the semiconductor element is a field effect transistor, and the lead of the helical antenna is connected directly or via a connection line or a matching circuit. It is connected to the gate terminal or the drain terminal of the effect transistor, and the operating frequency is set in a frequency range in which the input impedance or the output impedance of the field effect transistor is capacitive.
【００１１】請求項５に係わる発明のアクティブアンテ
ナは、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクティブ
アンテナにおいて、上記ヘリカルアンテナと上記半導体
素子または増幅器または電界効果トランジスタとを上記
基板の表裏二面に分けて実装し、上記基板に設けたスル
ーホールを介して両者を接続したものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an active antenna according to any one of the first to fourth aspects, wherein the helical antenna and the semiconductor element or the amplifier or the field effect transistor are provided on the front and back of the substrate. It is mounted separately on two sides, and both are connected via through holes provided in the substrate.
【００１２】請求項６に係わる発明のアクティブアンテ
ナは、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクティブ
アンテナにおいて、上記ヘリカルアンテナを、上記基板
に所定の間隔およびピッチで２列に設けた第１列および
第２列のスルーホールを介すると共に、上記基板の表裏
それぞれの面に密着させて設けられ、上記第１列および
第２列のスルーホールの対応するスルーホール同士を上
記基板の表裏それぞれの面で順次接続する金属線でコイ
ル状に連続させて形成したものである。According to a sixth aspect of the present invention, in the active antenna according to any one of the first to fourth aspects, the helical antennas are provided in two rows at a predetermined interval and a predetermined pitch on the substrate. The first and second rows of through holes are provided through the first and second rows of through holes and in close contact with the front and back surfaces of the substrate. It is formed in such a manner that it is continuously formed in a coil shape by metal wires that are sequentially connected on each surface.
【００１３】請求項７に係わる発明のアクティブアンテ
ナは、請求項６記載のアクティブアンテナにおいて、上
記２列に設けた第１列および第２列のスルーホールの間
に、上記基板を刳り貫いて形成した上記ヘリカルアンテ
ナのコアー相当穴を設け、上記基板と異なる比誘電率の
部位を形成したものである。An active antenna according to a seventh aspect of the present invention is the active antenna according to the sixth aspect, wherein the substrate is hollowed out between the first and second rows of through holes provided in the two rows. A hole having a relative permittivity different from that of the substrate is formed by providing a hole corresponding to the core of the helical antenna.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１を示すアクティブアンテナの構成説明図
であり、図中、５はヘリカルアンテナ、６はヘリカルア
ンテナのリード、７は半導体素子、８はアクティブアン
テナ外部との整合をとるための整合回路である。ヘリカ
ルアンテナ５は誘電体ブロックなどに形成したものを基
板１に実装する場合の例を示す。また、半導体素子７、
整合回路８も基板１に実装されており、リード６を直接
に半導体素子７に接続した場合を示しているが、基板１
に接続線（図示なし）あるいは整合回路（図示なし）を
実装し、上記接続線あるいは整合回路を介して半導体素
子７に接続するなど、いずれの構成としても良い。ま
た、半導体素子７および整合回路８に代えて半導体素子
などから構成される増幅器を用いる場合にも適用でき
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of an active antenna according to a first embodiment of the present invention. In the drawing, 5 is a helical antenna, 6 is a lead of the helical antenna, 7 is a semiconductor element, and 8 is matching with the outside of the active antenna. This is a matching circuit for obtaining An example in which the helical antenna 5 formed on a dielectric block or the like is mounted on the substrate 1 is shown. Further, the semiconductor element 7,
Although the matching circuit 8 is also mounted on the substrate 1 and the lead 6 is directly connected to the semiconductor element 7,
Any configuration may be adopted, such as mounting a connection line (not shown) or a matching circuit (not shown) to the semiconductor device 7 via the connection line or the matching circuit. Further, the present invention can be applied to a case where an amplifier including a semiconductor element or the like is used instead of the semiconductor element 7 and the matching circuit 8.
【００１５】ここで、ヘリカルアンテナ５のインピーダ
ンスは、広帯域に見ると、低周波数で容量性、高周波数
で誘導性を示す。そして、誘導性となる周波数で使用す
ると、インピーダンスのスミスチャート上での広がりが
小さく、広帯域で高利得な特性を得ることができる。こ
のことより、コアー径、巻数、配線間ピッチを、所望の
周波数において、インピーダンスが誘導性となるように
設定し、ヘリカルアンテナ５のリード６を直接または接
続線あるいは整合回路を介して半導体素子７の入力ある
いは出力端子に接続すると、広帯域に亙り高利得な受信
系または送信系のアクティブアンテナを構成することが
できる。Here, the impedance of the helical antenna 5 is capacitive at low frequencies and inductive at high frequencies when viewed in a wide band. When used at frequencies that are inductive, the spread of the impedance on the Smith chart is small, and high-gain characteristics can be obtained over a wide band. Thus, the core diameter, the number of turns, and the pitch between the wirings are set so that the impedance becomes inductive at a desired frequency, and the leads 6 of the helical antenna 5 are connected directly or via a connection line or a matching circuit to the semiconductor element 7. When connected to the input or output terminal of the receiver, an active antenna of a receiving system or a transmitting system having a high gain over a wide band can be constituted.
【００１６】さらに、コアー径、巻数、配線間ピッチを
所望周波数におけるヘリカルアンテナ５のインピーダン
スが半導体素子７の雑音最小インピーダンス付近にくる
ように設定し、直接または接続線あるいは整合回路を介
して半導体素子７の入力端子に接続する場合には、広帯
域に亙り低雑音な特性を有する受信系アクティブアンテ
ナを構成することができる。なお、上記した半導体素子
７等に代えて増幅器を用いる場合には、増幅器を構成す
る半導体素子から入力整合回路を介してヘリカルアンテ
ナ５側を見込むインピーダンスが半導体素子の雑音最小
インピーダンス付近にくるように設定するものである。Further, the core diameter, the number of turns, and the pitch between wires are set such that the impedance of the helical antenna 5 at a desired frequency is close to the noise minimum impedance of the semiconductor element 7, and the semiconductor element is connected directly or via a connection line or a matching circuit. When connected to the input terminal of No. 7, a receiving active antenna having low noise characteristics over a wide band can be constructed. When an amplifier is used in place of the semiconductor element 7 or the like, the impedance seen from the semiconductor element constituting the amplifier to the helical antenna 5 side via the input matching circuit should be close to the noise minimum impedance of the semiconductor element. To set.
【００１７】また、コアー径、巻数、配線間ピッチを所
望周波数におけるヘリカルアンテナ５のインピーダンス
が半導体素子７の出力最大インピーダンスあるいは効率
最大インピーダンス付近にくるように設定し、直接また
は接続線あるいは整合回路を介して半導体素子７の出力
端子に接続する場合には、広帯域に亙り高出力あるいは
高効率な特性を有する送信系アクティブアンテナを構成
することができる。なお、上記した半導体素子７等に代
えて増幅器を用いる場合には、増幅器を構成する半導体
素子から出力整合回路を介してヘリカルアンテナ５側を
見込むインピーダンスが半導体素子の雑音最小インピー
ダンス付近にくるように設定するものである。Further, the core diameter, the number of turns, and the pitch between wires are set such that the impedance of the helical antenna 5 at a desired frequency is close to the maximum output impedance or the maximum efficiency impedance of the semiconductor element 7, and a direct or connection line or matching circuit is required. When the antenna is connected to the output terminal of the semiconductor element 7 via the semiconductor device 7, a transmitting active antenna having high output or high efficiency over a wide band can be configured. When an amplifier is used in place of the semiconductor element 7 and the like, the impedance seen from the semiconductor element forming the amplifier through the output matching circuit to the helical antenna 5 side is close to the noise minimum impedance of the semiconductor element. To set.
【００１８】実施の形態２．この発明の実施の形態２
は、実施の形態１で説明した図１において、半導体素子
７を電界効果トランジスタとするものである。なお、実
施の形態１で説明した増幅器の場合には、増幅器を構成
する半導体素子を電界効果トランジスタとした場合に準
用する。また、リード６は直接または接続線あるいは整
合回路を介して電界効果トランジスタのゲート端子また
はドレイン端子に接続する。電界効果トランジスタの入
力インピーダンスおよび出力インピーダンスは、ゲート
幅、周波数により異なるが、比較的低い周波数において
は容量性である。これは、比較的低い周波数において
は、電界効果トランジスタのゲート・ソース間容量およ
びドレイン・ソース間容量が支配的なためである。ヘリ
カルアンテナ５をそのインピーダンスが誘導性となる条
件で使用し、電界効果トランジスタをそのインピーダン
スが容量性となる条件で使用すると、複素共役インピー
ダンス整合が成立し易く、広帯域に亙り高利得なアクテ
ィブアンテナを構成することができる。また、ヘリカル
アンテナ５のリード６を整合回路（図示なし）を介し
て、電界効果トランジスタのドレイン又はゲート端子に
接続する場合でも、ヘリカルアンテナ５と電界効果トラ
ンジスタの間に複素共役整合に近い条件が成立している
ので、必要な整合回路は簡易な構成で実現でき、アクテ
ィブアンテナを小型化できる。Embodiment 2 FIG. Embodiment 2 of the present invention
In FIG. 1, the semiconductor element 7 is a field effect transistor in FIG. 1 described in the first embodiment. In the case of the amplifier described in the first embodiment, the same applies to the case where the semiconductor element forming the amplifier is a field-effect transistor. The lead 6 is connected to the gate terminal or the drain terminal of the field effect transistor directly or through a connection line or a matching circuit. The input impedance and the output impedance of the field effect transistor depend on the gate width and the frequency, but are capacitive at a relatively low frequency. This is because at a relatively low frequency, the gate-source capacitance and the drain-source capacitance of the field effect transistor are dominant. When the helical antenna 5 is used under the condition that its impedance is inductive and the field-effect transistor is used under the condition that its impedance is capacitive, complex conjugate impedance matching is easily established, and an active antenna having a high gain over a wide band is obtained. Can be configured. Further, even when the lead 6 of the helical antenna 5 is connected to the drain or gate terminal of the field effect transistor via a matching circuit (not shown), a condition close to a complex conjugate matching between the helical antenna 5 and the field effect transistor is obtained. As a result, the necessary matching circuit can be realized with a simple configuration, and the active antenna can be reduced in size.
【００１９】実施の形態３．図２は、この発明の実施の
形態３を示すアクティブアンテナの構成説明図であり、
図中、９は基板１に設けたスルーホールである。基板１
の表面に設けたヘリカルアンテナ５のリード６をスルー
ホール９を介して、基板１の裏面に導き、ヘリカルアン
テナ５のリード６を基板１の裏面に実装した半導体素子
７の入力あるいは出力端子に接続する構成としている。
なお、その他の構成は前記実施の形態１と同様であり、
基板１の裏面に接続線あるいは整合回路を実装し、リー
ド６を上記接続線あるいは整合回路を介して半導体素子
の入力あるいは出力端子に接続する構成としても良い。
また、リード６をスルーホール９に通して裏面に導通さ
せてたり、又は、通さずにスルーホール９で導通させて
も良い。Embodiment 3 FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration of an active antenna according to a third embodiment of the present invention.
In the figure, 9 is a through hole provided in the substrate 1. Substrate 1
The lead 6 of the helical antenna 5 provided on the front surface of the helical antenna 5 is guided to the back surface of the substrate 1 through the through hole 9 and the lead 6 of the helical antenna 5 is connected to the input or output terminal of the semiconductor element 7 mounted on the back surface of the substrate 1 Configuration.
Other configurations are the same as those of the first embodiment,
A connection line or a matching circuit may be mounted on the back surface of the substrate 1 and the lead 6 may be connected to an input or output terminal of the semiconductor element via the connection line or the matching circuit.
Further, the lead 6 may be conducted through the through-hole 9 to the back surface, or may be conducted through the through-hole 9 without passing through.
【００２０】ここで、ヘリカルアンテナ５のインピーダ
ンスの設定などは前記実施の形態１と同様の考え方で設
定するものとする。この実施の形態によれば、ヘリカル
アンテナ５は基板１の表面、半導体素子７及び整合回路
８は基板１の裏面に設けられているので、両者の電磁結
合を低減でき、アクティブアンテナの放射特性を良好に
できると共に不要発振を抑制できる。Here, the setting of the impedance of the helical antenna 5 and the like are set in the same way as in the first embodiment. According to this embodiment, since the helical antenna 5 is provided on the front surface of the substrate 1 and the semiconductor element 7 and the matching circuit 8 are provided on the back surface of the substrate 1, electromagnetic coupling between them can be reduced, and the radiation characteristics of the active antenna can be reduced. It is possible to improve the performance and suppress unnecessary oscillation.
【００２１】実施の形態４．図３は、この発明の実施の
形態４を示すアクティブアンテナの構成説明図であり、
図中、１０は基板１に密着状態で設けられる金属線、１
１は基板１の表面と裏面の金属線１０を連続させてコイ
ル状に形成するためのスルーホール、１２は基板１に設
けた第１の整合回路、１３は基板１に設けた第２の整合
回路、１０２は半導体素子７と入出力整合回路となる第
１の整合回路１２及び第２の整合回路１３などから成る
増幅器である。金属線１０をスルーホール１１を介して
基板１の両面にまたがってコイル状に設けることにより
ヘリカルアンテナ５を形成し、ヘリカルアンテナ５のリ
ード６を増幅器１０２に接続する構成としている。な
お、金属線１０をスルーホール１１に通してコイル状に
し、ヘリカルアンテナ５を形成しても、又は、基板１の
表面と裏面に金属線１０を設け、スルーホール１１を介
して表面と裏面の金属線１０の導通をとってコイル状に
し、ヘリカルアンテナ５を形成しても良い。また、図３
では、リード６を基板１に実装した接続線４を介して増
幅器１０２に接続する場合を示しているが、リード６は
直接に増幅器１０２に接続したり、基板１に接続線ある
いは整合回路を実装し、上記接続線あるいは整合回路を
介して増幅器１０２に接続するなど、いずれの構成とし
ても良い。Embodiment 4 FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram of a configuration of an active antenna according to a fourth embodiment of the present invention.
In the figure, reference numeral 10 denotes a metal wire provided in close contact with the substrate 1;
Reference numeral 1 denotes a through hole for continuously forming a metal wire 10 on the front and back surfaces of the substrate 1 into a coil shape, 12 denotes a first matching circuit provided on the substrate 1, and 13 denotes a second matching circuit provided on the substrate 1. A circuit 102 is an amplifier including the semiconductor element 7 and a first matching circuit 12 and a second matching circuit 13 serving as input / output matching circuits. A helical antenna 5 is formed by providing a metal wire 10 in a coil shape over both surfaces of the substrate 1 via a through hole 11, and a lead 6 of the helical antenna 5 is connected to the amplifier 102. The metal wire 10 may be formed into a coil shape by passing through the through hole 11 to form the helical antenna 5, or the metal wire 10 may be provided on the front and back surfaces of the substrate 1 and the front and back surfaces may be formed through the through hole 11. The helical antenna 5 may be formed by making the metal wire 10 conductive so as to form a coil. FIG.
Shows a case where the lead 6 is connected to the amplifier 102 via the connection line 4 mounted on the substrate 1, but the lead 6 is directly connected to the amplifier 102, or a connection line or a matching circuit is mounted on the substrate 1. However, any configuration, such as connection to the amplifier 102 via the connection line or the matching circuit, may be used.
【００２２】ここで、ヘリカルアンテナ５のインピーダ
ンスの設定などは前記実施の形態１と同様の考え方で設
定するものとする。この実施の形態によれば、ヘリカル
アンテナ５を形成する金属線１０を基板１に密着状態で
設けることができ、かつ、ヘリカルアンテナ５のリード
６も基板１に密着状態で増幅器１０２に接続できるた
め、耐振性に優れた強固なアクティブアンテナを実現で
きる。また、金属線１０をスルーホール１１に通さない
場合には、金属線１０やリード６をエッチングや蒸着な
どのパターンで形成でき、低価格なアクティブアンテナ
を実現できる。Here, the setting of the impedance of the helical antenna 5 and the like are set in the same way as in the first embodiment. According to this embodiment, the metal wire 10 forming the helical antenna 5 can be provided in close contact with the substrate 1, and the lead 6 of the helical antenna 5 can be connected to the amplifier 102 in close contact with the substrate 1. A strong active antenna with excellent vibration resistance can be realized. Further, when the metal wire 10 is not passed through the through hole 11, the metal wire 10 and the lead 6 can be formed by a pattern such as etching or vapor deposition, and a low-cost active antenna can be realized.
【００２３】実施の形態５．図４は、この発明の実施の
形態５を示すアクティブアンテナの構成説明図であり、
図中、１０は金属線、１１は基板１の表面と裏面の金属
線１０を連続させてコイル状に形成するための金属線用
のスルーホール、１２は基板１に設けた第１の整合回
路、１３は基板１に設けた第２の整合回路、１０２は半
導体素子７と入出力整合回路となる第１の整合回路１２
及び第２の整合回路１３などから成る増幅器、１４はヘ
リカルアンテナ５形成部位の基板１を刳り貫いて形成し
たヘリカルアンテナ５のコアー相当穴である。また、金
属線１０をスルーホール１１を介して基板１の両面にま
たがってコイル状に設けることによりヘリカルアンテナ
５を形成し、ヘリカルアンテナ５のリード６を増幅器１
０２に接続する構成としている。なお、ヘリカルアンテ
ナ５の形成手法は前記実施の形態４の説明と同様であ
る。図４では、リード６を基板１に実装した接続線４を
介して増幅器１０２に接続する場合を示しているが、リ
ード６は直接に増幅器１０２に接続したり、基板１に接
続線あるいは整合回路を実装し、上記接続線あるいは整
合回路を介して増幅器１０２に接続するなど、いずれの
構成としても良い。Embodiment 5 FIG. 4 is an explanatory diagram of a configuration of an active antenna according to a fifth embodiment of the present invention.
In the figure, 10 is a metal wire, 11 is a through hole for a metal wire for forming the metal wire 10 on the front and back surfaces of the substrate 1 into a coil shape, and 12 is a first matching circuit provided on the substrate 1 , 13 are a second matching circuit provided on the substrate 1, and 102 is a first matching circuit 12 serving as an input / output matching circuit with the semiconductor element 7.
An amplifier 14 including a second matching circuit 13 and the like is a hole corresponding to the core of the helical antenna 5 formed by hollowing out the substrate 1 at the helical antenna 5 formation site. Further, the helical antenna 5 is formed by providing a metal wire 10 in a coil shape over both surfaces of the substrate 1 via the through hole 11, and the lead 6 of the helical antenna 5 is connected to the amplifier 1.
02. The method of forming the helical antenna 5 is the same as that described in the fourth embodiment. FIG. 4 shows a case where the lead 6 is connected to the amplifier 102 via the connection line 4 mounted on the substrate 1, but the lead 6 may be directly connected to the amplifier 102, or may be connected to the substrate 1 by a connection line or a matching circuit. , And may be connected to the amplifier 102 via the connection line or the matching circuit.
【００２４】ここで、ヘリカルアンテナ５のインピーダ
ンスの設定などは前記実施の形態１と同様の考え方で設
定するものとする。インピーダンスの設定に当たって、
この実施の形態によれば、コアー相当穴１４を設けてい
るので、誘電率を基板１の比誘電率と異なる空気又は挿
入物質の比誘電率に設定でき、インピーダンス設定の自
由度を高めることができる。なお、空気とする場合に
は、アクティブアンテナの軽量化にも寄与する。Here, the setting of the impedance of the helical antenna 5 and the like are set in the same way as in the first embodiment. In setting the impedance,
According to this embodiment, since the core-equivalent holes 14 are provided, the dielectric constant can be set to a relative dielectric constant of air or an insertion substance different from the relative dielectric constant of the substrate 1, and the degree of freedom in impedance setting can be increased. it can. When air is used, it contributes to the weight reduction of the active antenna.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、ヘリカルアンテナのコアー径、巻数、配線間ピッチ
を、使用周波数におけるヘリカルアンテナのインピーダ
ンスが誘導性となるように設定したので、広帯域に亙り
高利得な受信系または送信系のアクティブアンテナを構
成できる効果がある。As described above, according to the first aspect of the present invention, the helical antenna core diameter, the number of turns, and the wiring pitch are set so that the impedance of the helical antenna at the operating frequency becomes inductive. There is an effect that a high-gain active antenna of a receiving system or a transmitting system can be configured over a wide band.
【００２６】また、請求項２の発明によれば、ヘリカル
アンテナのコアー径、巻数、配線間ピッチを、使用周波
数におけるヘリカルアンテナのインピーダンスが誘導
性、かつ、雑音最小インピーダンスになるように設定し
たので、広帯域に亙り低雑音な特性を有する受信系アク
ティブアンテナを構成できる効果がある。According to the second aspect of the present invention, the core diameter, the number of turns, and the pitch between wires of the helical antenna are set so that the impedance of the helical antenna at the operating frequency is inductive and has the minimum noise impedance. This has the effect that a receiving active antenna having low noise characteristics over a wide band can be configured.
【００２７】また、請求項３の発明によれば、ヘリカル
アンテナのコアー径、巻数、配線間ピッチを、使用周波
数におけるヘリカルアンテナのインピーダンスが誘導
性、かつ、出力最大インピーダンスあるいは効率最大イ
ンピーダンスになるように設定したので、広帯域に亙り
高出力あるいは高効率な特性を有する送信系アクティブ
アンテナを構成できる効果がある。According to the third aspect of the present invention, the core diameter, the number of turns, and the wiring pitch of the helical antenna are adjusted so that the impedance of the helical antenna at the operating frequency is inductive and the output maximum impedance or the efficiency maximum impedance. Is set, the transmission system active antenna having high output or high efficiency characteristics over a wide band can be constituted.
【００２８】また、請求項４の発明によれば、半導体素
子を電界効果トランジスタとし、ヘリカルアンテナのコ
アー径、巻数、配線間ピッチを、使用周波数におけるヘ
リカルアンテナのインピーダンスが誘導性、かつ、使用
周波数を上記電界効果トランジスタの入力インピーダン
スまたは出力インピーダンスを容量性とする周波数範囲
で設定したので、複素共役インピーダンス整合が成立し
易く、広帯域に亙り高利得なアクティブアンテナを構成
できる効果がある。According to the fourth aspect of the present invention, the semiconductor element is a field-effect transistor, and the core diameter, the number of turns, and the pitch between wires of the helical antenna are determined by setting the impedance of the helical antenna at the operating frequency to be inductive and operating frequency. Is set in the frequency range in which the input impedance or output impedance of the field effect transistor is capacitive, complex conjugate impedance matching is easily achieved, and there is an effect that a high-gain active antenna can be configured over a wide band.
【００２９】さらに、請求項５の発明によれば、ヘリカ
ルアンテナと半導体素子または増幅器または電界効果ト
ランジスタとを基板の表裏二面に分けて実装し、上記基
板に設けたスルーホールを介して両者を接続したので、
両者の電磁結合を低減でき、アクティブアンテナの放射
特性を良好にできると共に不要発振を抑制できる効果が
ある。Further, according to the fifth aspect of the present invention, the helical antenna and the semiconductor element or the amplifier or the field effect transistor are mounted separately on the front and back surfaces of the substrate, and both are mounted via the through holes provided in the substrate. Connected
Electromagnetic coupling between the two can be reduced, the radiation characteristics of the active antenna can be improved, and unnecessary oscillation can be suppressed.
【００３０】また、請求項６の発明によれば、ヘリカル
アンテナを、基板に所定の間隔およびピッチで２列に設
けた第１列および第２列のスルーホールを介すると共
に、上記基板の表裏それぞれの面に密着させて設けら
れ、上記第１列および第２列のスルーホールの対応する
スルーホール同士を上記基板の表裏それぞれの面で順次
接続する金属線でコイル状に連続させて形成したので、
ヘリカルアンテナを形成する金属線を基板に密着状態で
設けることができ、耐振性に優れた強固なアクティブア
ンテナを実現できる効果がある。According to the sixth aspect of the present invention, the helical antenna is provided through the first and second rows of through holes provided in the substrate in two rows at a predetermined interval and pitch. And the corresponding through-holes of the first and second rows are successively formed in a coil shape by metal wires that are sequentially connected to the front and back surfaces of the substrate. ,
The metal wire forming the helical antenna can be provided in close contact with the substrate, which has the effect of realizing a strong active antenna with excellent vibration resistance.
【００３１】さらにまた、請求項７の発明によれば、２
列に設けた第１列および第２列のスルーホールの間に、
基板を刳り貫いて形成したヘリカルアンテナのコアー相
当穴を設け、上記基板と異なる比誘電率の部位を形成し
たので、誘電率を基板の比誘電率と異なる空気又は挿入
物質の比誘電率に設定でき、インピーダンス設定の自由
度を高めることができる効果がある。また、空気とする
場合には、アクティブアンテナを軽量化する効果があ
る。Further, according to the invention of claim 7, 2
Between the first row and the second row of through holes provided in the row,
A hole corresponding to the core of the helical antenna formed by hollowing out the substrate was provided, and a part having a relative dielectric constant different from that of the above substrate was formed, so the dielectric constant was set to the relative dielectric constant of air or an inserted substance different from that of the substrate. This has the effect of increasing the degree of freedom in impedance setting. In the case of using air, there is an effect of reducing the weight of the active antenna.
【図１】 この発明の実施の形態１を示すアクティブア
ンテナの構成説明図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an active antenna according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 この発明の実施の形態３を示すアクティブア
ンテナの構成説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an active antenna according to a third embodiment of the present invention.
【図３】 この発明の実施の形態４を示すアクティブア
ンテナの構成説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a configuration of an active antenna according to a fourth embodiment of the present invention.
【図４】 この発明の実施の形態５を示すアクティブア
ンテナの構成説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a configuration of an active antenna according to a fifth embodiment of the present invention.
【図５】 従来のアクティブアンテナの構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional active antenna.
１ 基板、２ 第１層配線、３ 第２層配線、４ 接続
線、５ ヘリカルアンテナ、６ リード、７ 半導体素
子、８ 整合回路、９ スルーホール、１０金属線、１
１ スルーホール、１２ 第１の整合回路、１３ 第２
の整合回路、１４ コアー相当穴、１００ コイルアン
テナ、１０１ 多段増幅器、１０２増幅器。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate, 2nd layer wiring, 3rd layer wiring, 4 connection lines, 5 helical antennas, 6 leads, 7 semiconductor elements, 8 matching circuits, 9 through holes, 10 metal wires, 1
1 through hole, 12 first matching circuit, 13 second
Matching circuit, 14 core equivalent holes, 100 coil antenna, 101 multi-stage amplifier, 102 amplifier.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 正敏 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 堀口 健一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 深沢 徹 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J021 AA01 AB04 CA03 FA01 FA26 HA05 HA10 JA09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masatoshi Nakayama 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Kenichi Horiguchi 2-3-2 Marunouchi 3-chome, Chiyoda-ku, Tokyo Rishi Electric Co., Ltd. (72) Inventor Toru Fukasawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 5J021 AA01 AB04 CA03 FA01 FA26 HA05 HA10 JA09
Claims (7)
半導体素子または増幅器から成り、上記ヘリカルアンテ
ナのリードを直接または接続線あるいは整合回路を介し
て上記半導体素子または増幅器の入力端子あるいは出力
端子に接続して構成したアクティブアンテナにおいて、
上記ヘリカルアンテナのコアー径、巻数、配線間ピッチ
を、使用周波数におけるヘリカルアンテナのインピーダ
ンスが誘導性となるように設定したことを特徴とするア
クティブアンテナ。1. A helical antenna and a semiconductor element or an amplifier mounted on the same substrate, wherein a lead of the helical antenna is connected to an input terminal or an output terminal of the semiconductor element or an amplifier directly or via a connection line or a matching circuit. In an active antenna configured with
An active antenna, wherein the core diameter, the number of turns, and the pitch between wires of the helical antenna are set so that the impedance of the helical antenna at the used frequency becomes inductive.
半導体素子または増幅器から成り、上記ヘリカルアンテ
ナのリードを直接または接続線あるいは整合回路を介し
て上記半導体素子または増幅器の入力端子に接続して構
成した受信系に適用するアクティブアンテナにおいて、
上記ヘリカルアンテナのコアー径、巻数、配線間ピッチ
を、使用周波数におけるヘリカルアンテナのインピーダ
ンスが誘導性、かつ、雑音最小インピーダンスになるよ
うに設定したことを特徴とするアクティブアンテナ。2. A helical antenna and a semiconductor element or an amplifier mounted on the same substrate, wherein a lead of the helical antenna is connected to an input terminal of the semiconductor element or the amplifier directly or via a connection line or a matching circuit. In the active antenna applied to the receiving system,
An active antenna, wherein the core diameter, the number of turns, and the wiring pitch of the helical antenna are set so that the impedance of the helical antenna at the operating frequency is inductive and has a minimum noise impedance.
半導体素子または増幅器から成り、上記ヘリカルアンテ
ナのリードを直接または接続線あるいは整合回路を介し
て上記半導体素子または増幅器の出力端子に接続して構
成した送信系に適用するアクティブアンテナにおいて、
上記ヘリカルアンテナのコアー径、巻数、配線間ピッチ
を、使用周波数におけるヘリカルアンテナのインピーダ
ンスが誘導性、かつ、出力最大インピーダンスあるいは
効率最大インピーダンスになるように設定したことを特
徴とするアクティブアンテナ。3. A helical antenna and a semiconductor element or an amplifier mounted on the same substrate, wherein a lead of the helical antenna is connected to an output terminal of the semiconductor element or the amplifier directly or via a connection line or a matching circuit. In an active antenna applied to the transmission system,
An active antenna, wherein the core diameter, the number of turns, and the wiring pitch of the helical antenna are set so that the impedance of the helical antenna at the operating frequency is inductive and the maximum output impedance or the maximum efficiency efficiency.
いて、上記半導体素子を電界効果トランジスタとし、上
記ヘリカルアンテナのリードを直接または接続線あるい
は整合回路を介して上記電界効果トランジスタのゲート
端子またはドレイン端子に接続すると共に、上記使用周
波数を上記電界効果トランジスタの入力インピーダンス
または出力インピーダンスを容量性とする周波数範囲で
設定したことを特徴とするアクティブアンテナ。4. The active antenna according to claim 1, wherein the semiconductor element is a field effect transistor, and a lead of the helical antenna is connected to a gate terminal or a drain terminal of the field effect transistor directly or via a connection line or a matching circuit. An active antenna, wherein the active frequency is set within a frequency range in which the input frequency or the output impedance of the field effect transistor is capacitive while being connected.
クティブアンテナにおいて、上記ヘリカルアンテナと上
記半導体素子または増幅器または電界効果トランジスタ
とを上記基板の表裏二面に分けて実装し、上記基板に設
けたスルーホールを介して両者を接続したことを特徴と
するアクティブアンテナ。5. The active antenna according to claim 1, wherein the helical antenna and the semiconductor element or the amplifier or the field effect transistor are mounted separately on two sides of the substrate. An active antenna, wherein both are connected via a through hole provided in a substrate.
クティブアンテナにおいて、上記ヘリカルアンテナを、
上記基板に所定の間隔およびピッチで２列に設けた第１
列および第２列のスルーホールを介すると共に、上記基
板の表裏それぞれの面に密着させて設けられ、上記第１
列および第２列のスルーホールの対応するスルーホール
同士を上記基板の表裏それぞれの面で順次接続する金属
線でコイル状に連続させて形成したことを特徴とするア
クティブアンテナ。6. The active antenna according to claim 1, wherein the helical antenna is
The first substrate provided in two rows at a predetermined interval and pitch on the substrate
The first and second through-holes are provided through the through-holes of the row and the second row, and are provided in close contact with the front and back surfaces of the substrate.
An active antenna, wherein the through-holes corresponding to the through-holes of the row and the second row are continuously formed in a coil shape by metal wires that are sequentially connected on the front and back surfaces of the substrate.
いて、上記２列に設けた第１列および第２列のスルーホ
ールの間に、上記基板を刳り貫いて形成した上記ヘリカ
ルアンテナのコアー相当穴を設け、上記基板と異なる比
誘電率の部位を形成したことを特徴とするアクティブア
ンテナ。7. The active antenna according to claim 6, wherein a hole corresponding to a core of the helical antenna formed by hollowing out the substrate is provided between the through holes of the first and second rows provided in the two rows. An active antenna, wherein a portion having a relative dielectric constant different from that of the substrate is formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24718699A JP2001077619A (en) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Active antenna |
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| JP (1) | JP2001077619A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006217026A (en) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Hitachi Metals Ltd | Antenna system and communication apparatus using the same |
| KR100674853B1 (en) | 2005-12-15 | 2007-01-29 | 삼성전기주식회사 | Broadband antenna comprising cap |
| JP2008067131A (en) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Antenna module and capsule endoscope system using the same, and method for manufacturing antenna module |
| JP2008219897A (en) * | 2001-05-17 | 2008-09-18 | Cypress Semiconductor Corp | Ball grid array antenna |
-
1999
- 1999-09-01 JP JP24718699A patent/JP2001077619A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008219897A (en) * | 2001-05-17 | 2008-09-18 | Cypress Semiconductor Corp | Ball grid array antenna |
| JP2006217026A (en) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Hitachi Metals Ltd | Antenna system and communication apparatus using the same |
| JP4534199B2 (en) * | 2005-02-01 | 2010-09-01 | 日立金属株式会社 | ANTENNA DEVICE AND COMMUNICATION DEVICE USING THE SAME |
| KR100674853B1 (en) | 2005-12-15 | 2007-01-29 | 삼성전기주식회사 | Broadband antenna comprising cap |
| JP2008067131A (en) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Antenna module and capsule endoscope system using the same, and method for manufacturing antenna module |
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