JP2003188631A - Loop antenna with reflector and constituting method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、センチ波もしくは
これに近似する波長の電波を送受信する機能と、指向性
とを有していて、例えば無線ＬＡＮ（ローカル・エリア
・ネットワーク）の基地局用として好適なアンテナ装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a function of transmitting and receiving a centimeter wave or a radio wave of a wavelength close to this and a directivity, and is used, for example, for a base station of a wireless LAN (local area network). The present invention relates to a suitable antenna device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば無線ＬＡＮの基地局用アンテナの
場合、数ギガＨｚのセンチ波を高利得で送受信すること
ができ、適度の指向性を有していて、しかも小型，軽量
で、製造コストが安く、かつ、取付支持が容易で確実な
ことを求められている。現行の無線ＬＡＮ基地局用アン
テナは、その支持構造部材およびケースを含めて波長の
２倍以上の長さを有していて、例えば２．４〜２．５Ｇ
Ｈｚ用のもので長さ寸法２９５ｍｍ（取付用部材を含ま
ず）である。2. Description of the Related Art In the case of an antenna for a base station of a wireless LAN, for example, a centimeter wave of several gigahertz can be transmitted and received with a high gain, it has an appropriate directivity, and it is small and lightweight, and its manufacturing cost is low. It is required to be cheap and easy to mount and support. An existing antenna for a wireless LAN base station has a length of at least twice the wavelength including its supporting structure member and case, and is 2.4 to 2.5 G, for example.
It is for Hz and has a length dimension of 295 mm (excluding a mounting member).
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の事情に
鑑みて為されたもので、アンテナ基地局として適正な指
向性と高利得とを有し、従来例に比して格段に小型，軽
量で、製造コストが低廉であり、しかも取付支持が簡単
なアンテナ装置、およびその構成方法を提供しようとす
るものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances and has proper directivity and high gain as an antenna base station, and is significantly smaller than the conventional example. An object of the present invention is to provide an antenna device that is lightweight, has a low manufacturing cost, and is easy to mount and support, and a method for constructing the antenna device.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに創作した本発明の基本的な原理について、その１実
施形態に対応する図１を参照して略述すると次のとおり
である。すなわち、無線ＬＡＮ用基地局用アンテナを改
良して、高い利得と適正な指向性とを有し、しかも格段
に小型，軽量化するため、波長λで共振するλループア
ンテナ２と、λ／４で共振するλ／４アンテナ励振器３
とを構成し、上記λ／４アンテナ励振器の出力端（図の
右端）とλループアンテナとを対向離間させて微小静電
容量ｃを形成させる。該λ／４アンテナ励振器の入力端
にはケーブルコネクタ６を接続する。かつ、前記λルー
プアンテナ２と平行にグランド板５を配置する。このグ
ランド板は電波の反射板として機能し、適正な指向性を
与えるとともにアンテナ利得を向上させる。The basic principle of the present invention created to achieve the above-mentioned object will be outlined below with reference to FIG. 1 corresponding to one embodiment thereof. That is, in order to improve the wireless LAN base station antenna to have high gain and proper directivity, and to be significantly smaller and lighter, a λ loop antenna 2 that resonates at a wavelength λ and a λ / 4 antenna. Λ / 4 antenna exciter 3 resonating at
And the output end (the right end in the figure) of the λ / 4 antenna exciter and the λ loop antenna are opposed to and separated from each other to form a small capacitance c. A cable connector 6 is connected to the input end of the λ / 4 antenna exciter. In addition, the ground plate 5 is arranged in parallel with the λ loop antenna 2. This ground plate functions as a radio wave reflection plate to provide proper directivity and improve the antenna gain.
【０００５】以上に説明した原理に基づいて、本発明の
請求項１に係る反射板付きループアンテナの構成は（図
１参照）、センチ波もしくはこれに近似する波長λの電
波を送受信するアンテナを構成する方法において、λで
共振するループアンテナ（２）に対して、λ／４で共振
するアンテナ励振器（３）の出力端を静電容量結合
（ｃ）し、かつ、前記ループアンテナと平行にグランド
板（５）を配置し、上記グランド板を反射板として機能
させて指向性を得ることを特徴とする。以上に説明した
請求項１の発明に係る反射板付きループアンテナの長さ
寸法の概要は「機械的長さが共振波長の約１／４である
アンテナ励振器」の長さと、「機械的長さが、共振波長
の１／２よりも明確に短いループアンテナ」の長さとの
和であるから、従来技術におけるがごとき「使用電波の
波長よりも長い無線ＬＡＮ用アンテナ」に比して格段に
小型のアンテナを構成することができ、従ってアンテナ
装置が軽量，低コストとなる。Based on the principle described above, the configuration of the loop antenna with a reflector according to claim 1 of the present invention (see FIG. 1) is such that an antenna for transmitting and receiving a centimeter wave or a radio wave of a wavelength λ similar to this is used. In the method of construction, an output end of an antenna exciter (3) resonating at λ / 4 is capacitively coupled (c) to a loop antenna (2) resonating at λ, and parallel to the loop antenna. A ground plate (5) is arranged on the base plate, and the ground plate functions as a reflection plate to obtain directivity. The outline of the length dimension of the loop antenna with a reflector according to the invention of claim 1 described above is as follows: the length of "antenna exciter whose mechanical length is about 1/4 of the resonance wavelength" and "mechanical length". Is a sum of the length of the “loop antenna which is clearly shorter than 1/2 of the resonance wavelength”, and is therefore significantly more than that of the “wireless LAN antenna longer than the wavelength of the radio wave used” in the prior art. A small antenna can be constructed, and therefore, the antenna device is light in weight and low in cost.
【０００６】請求項２に係る発明方法の構成は、前記請
求項２の発明方法の構成要件に加えて、（図５参照）前
記のλで共振するループアンテナの複数個を配設し、隣
接する２個のλループアンテナ（２Ａ，２Ｂ）を、λ／
２で共振する移相回路（９）によって接続することを特
徴とする。以上に説明した請求項２の発明方法による
と、２個のループアンテナを電気的に直列に接続するの
で約２倍の感度が得られる。そして、上記２個のループ
アンテナの位相がλ／２移相回路で整合されて、有効に
重畳される。According to a second aspect of the invention, in addition to the constituent features of the second aspect of the invention method, (see FIG. 5), a plurality of loop antennas resonating at λ are arranged and adjacent to each other. 2 λ loop antennas (2A, 2B)
It is characterized by being connected by a phase shift circuit (9) which resonates at 2. According to the method of the second aspect of the present invention described above, since the two loop antennas are electrically connected in series, about twice the sensitivity can be obtained. Then, the phases of the two loop antennas are matched by the λ / 2 phase shift circuit and effectively superimposed.
【０００７】請求項３の発明方法の構成は、前記請求項
１または同２の発明の構成要件に加えて、（図１参照）
前記のλで共振するループアンテナとグランド板との間
隔寸法Ｄを増減調節して、所望する同調周波数帯域特性
が得られる間隔寸法に設定することを特徴とする。以上
に説明した請求項３の発明方法を適用してループアンテ
ナとグランド板との間隔寸法を増減調節した場合、該間
隔寸法を狭くすると同調周波数帯域が狭くなり、間隔寸
法を広くすると同調周波数帯域が広くなる。例えばデュ
アルバンド方式を用いるために同調周波数帯域を広くし
たい場合も有り、また例えば混信防止のために同調周波
数帯域を狭くしたい場合もあるので、本請求項３の適用
によって同調周波数帯域幅を制御し得ることの実用的価
値は大きい。In addition to the constituent features of the invention of claim 1 or 2, the structure of the method of the invention of claim 3 (see FIG. 1)
It is characterized in that the spacing dimension D between the loop antenna resonating at λ and the ground plate is increased or decreased to set the spacing dimension to obtain a desired tuning frequency band characteristic. When the spacing dimension between the loop antenna and the ground plate is increased or decreased by applying the method of the third aspect described above, the tuning frequency band is narrowed when the spacing dimension is narrowed and the tuning frequency band is widened when the spacing dimension is widened. Becomes wider. For example, there is a case where it is desired to widen the tuning frequency band in order to use the dual band system, and there is a case where it is desired to narrow the tuning frequency band in order to prevent interference. Therefore, the tuning frequency band width is controlled by applying the present claim 3. The practical value of getting is great.
【０００８】請求項４に係る発明方法の構成は、前記請
求項１ないし同３の発明方法の構成要件に加えて、（図
１参照）前記グランド板（５）の長さ寸法（Ｌ）をλ／
４の奇数倍に設定し、かつ、その幅寸法（Ｗ）を増減調
節して、所望のアンテナ指向性とアンテナ利得とが釣り
合った総合的なアンテナ特性が得られるように設定する
ことを特徴とする。以上に説明した請求項４の発明方法
を適用してグランド板の幅寸法を調節する場合、該幅寸
法を広くすると指向性が著しくなって半値角が小さくな
るとともに一般的にアンテナ利得が高くなる。幅寸法を
狭くするとその反対に変化する。無線ＬＡＮの基地局ア
ンテナは、その使用条件が多様であるから、本請求項４
を適用して指向性と利得との兼ね合いを制御し得ること
の実用的価値は大きい。According to a fourth aspect of the invention, in addition to the constituent features of the first to third aspects of the invention method, (see FIG. 1), the length dimension (L) of the ground plate (5) is set. λ /
It is set to an odd multiple of 4 and the width dimension (W) is increased / decreased so as to obtain a comprehensive antenna characteristic in which desired antenna directivity and antenna gain are balanced. To do. When the width dimension of the ground plate is adjusted by applying the method of the fourth aspect described above, widening the width dimension causes the directivity to become remarkable, the half-value angle to become small, and the antenna gain generally to become high. . When the width dimension is narrowed, it changes to the opposite. Since the wireless LAN base station antenna has various usage conditions, the present invention can be used.
It is of great practical value to be able to control the balance between directivity and gain by applying.
【０００９】請求項５に係る発明方法の構成は、前記請
求項１〜４の発明方法の構成要件に加えて（図１参照）
前記のλで共振するループアンテナ（２）およびλ／４
で共振するアンテナ励振器を、回路基板上の導通パター
ンによって構成することを特徴とする。以上に説明した
請求項５の発明方法によると、公知の回路基板加工技術
を有効に利用して、本発明における主要構成部分を高精
度，低コストで工業的に量産することができ、しかも上
記主要構成部分と補助部材とを位置決め固定することも
容易である。The structure of the invention method according to claim 5 is in addition to the constituents of the invention method according to claims 1 to 4 (see FIG. 1).
Loop antenna (2) resonating at λ and λ / 4
The antenna exciter that resonates at is constituted by a conductive pattern on the circuit board. According to the method of the fifth aspect of the present invention described above, the well-known circuit board processing technique can be effectively utilized to industrially mass-produce the main components of the present invention with high precision and low cost. It is also easy to position and fix the main component and the auxiliary member.
【００１０】請求項６に係る発明装置の構成は（図１参
照）センチ波もしくはこれに近似する波長λで共振する
ループアンテナ（２）と、λ／４で共振するアンテナ励
振器（３）とを具備していて、上記アンテナ励振器の片
方の端が給電ケーブルもしくはケーブルコネクタ（６）
に接続されるとともに、該アンテナ励振器の他方の端が
前記ループアンテナに対向して、両者の間に静電容量が
形成されており、かつ、前記ループアンテナ（２）と平
行に、グランド板（５）が配置されていることを特徴と
する。以上に説明した請求項６の発明装置の長さ寸法
は、基本的に「機械的長さが共振波長の約１／４である
アンテナ励振器」の長さ寸法と、「機械的長さが共振波
長の１／２よりも明確に短いループアンテナ」の長さ寸
法との和である。従って、従来技術におけるような「共
振波長よりも長いアンテナ」に比して格段に小型であ
り、このため軽量，低コストである。The structure of the invention device according to claim 6 (see FIG. 1) includes a loop antenna (2) which resonates at a centimeter wave or a wavelength λ similar thereto, and an antenna exciter (3) which resonates at λ / 4. The antenna exciter has one end provided with a power supply cable or a cable connector (6)
And the other end of the antenna exciter faces the loop antenna to form a capacitance between the two, and the ground plate is parallel to the loop antenna (2). (5) is arranged. The length dimension of the invention device of claim 6 described above is basically the same as the length dimension of "antenna exciter whose mechanical length is about ¼ of the resonance wavelength" and "mechanical length is It is the sum of the length dimension of the “loop antenna clearly shorter than 1/2 of the resonance wavelength”. Therefore, it is much smaller than the "antenna longer than the resonance wavelength" as in the prior art, and is therefore light in weight and low in cost.
【００１１】請求項７に係る発明装置の構成は、前記請
求項６の発明方法の構成要件に加えて、（図５参照）前
記の波長λで共振するループアンテナの設置個数が複数
個（２Ａ，２Ｂ）であり、かつ、隣接するループアンテ
ナ相互が、λ／２で共振する位相回路（９）によって接
続されていることを特徴とする。以上に説明した請求項
７の発明装置によると、複数個のループアンテナに発生
する誘導電圧が加えられるので約２倍の感度が得られ
る。上記複数個のループアンテナが、隣接するループア
ンテナ相互に半波長の移相回路を介して接続されている
ので、双方のループアンテナのそれぞれに発生する交番
電圧の位相が整合されて重畳され、無駄が無い。According to a seventh aspect of the invention, in addition to the constituent features of the sixth aspect of the invention method, (see FIG. 5), a plurality of loop antennas resonating at the wavelength λ are provided (2A). , 2B) and adjacent loop antennas are connected to each other by a phase circuit (9) resonating at λ / 2. According to the device of the seventh aspect of the invention described above, the induced voltage generated in the plurality of loop antennas is applied, so that the sensitivity is about doubled. Since the plurality of loop antennas are connected to adjacent loop antennas via a half-wavelength phase shift circuit, the phases of alternating voltages generated in both loop antennas are matched and superposed, which is a waste. There is no.
【００１２】請求項８の発明の構成は、前記請求項６，
同７の発明装置の構成要件に加えて、（図１，図５参
照）前記のループアンテナ（２）もしくは複数個のルー
プアンテナ（２Ａ，２Ｂ）、およびアンテナ励振器
（３）が、基板（１）に設けられた導通パターンによっ
て構成されていることを特徴とする。以上に説明した請
求項８の発明装置によると、本発明装置における主要構
成部材であるループアンテナとアンテナ励振器とを、高
精度，低コストで工業的に大量生産することができ、し
かも、これら主要構成部材を補助的構成部材に対して位
置決め固定することが容易である。The structure of the invention of claim 8 is the same as that of claim 6,
In addition to the constituent features of the invention device of the same 7 (see FIGS. 1 and 5), the loop antenna (2) or the plurality of loop antennas (2A, 2B) and the antenna exciter (3) are connected to the substrate ( It is characterized by being constituted by the conduction pattern provided in 1). According to the invention device of claim 8 described above, the loop antenna and the antenna exciter, which are the main constituent members of the invention device, can be industrially mass-produced with high accuracy and low cost, and these It is easy to position and fix the main component with respect to the auxiliary component.
【００１３】請求項９に係る発明装置の構成は、前記請
求項６〜同８の発明の構成要件に加えて、（図５参照）
前記複数個のループアンテナの内の、隣接する２個のル
ープアンテナ（２Ａ，２Ｂ）を接続している位相回路
（９）が、ジグザグ状の導通パターンで構成され、また
はコイル状の導電性部材によって構成されていることを
特徴とする。以上に説明した請求項９の発明装置によれ
ば、２個のループアンテナの位相を整合させるための位
相回路を、低コストで、小型に構成することができる。
詳しくは、半波長で共振する回路の機械的な長さを、半
波長よりも格段に短く構成することができる。The structure of the invention device according to claim 9 is the same as the structure requirements of the invention according to claims 6 to 8 (see FIG. 5).
Of the plurality of loop antennas, a phase circuit (9) connecting two adjacent loop antennas (2A, 2B) is configured with a zigzag conductive pattern, or a coil-shaped conductive member. It is characterized by being constituted by. According to the device of the ninth aspect described above, the phase circuit for matching the phases of the two loop antennas can be configured at low cost and in a small size.
Specifically, the mechanical length of a circuit that resonates at a half wavelength can be configured to be significantly shorter than the half wavelength.
【００１４】請求項１０に係る発明装置の構成は、前記
請求項６ないし同９の発明の構成要件に加えて、（図１
参照）前記のグランド板（５）の長さ寸法は、λ／４の
奇数倍であり、かつ、該グランド板の幅寸法Ｗがλ／４
ないしλ／８であることを特徴とする。以上に説明した
請求項１０の発明装置によると、グランド板が有効な反
射板として作用し、かつ、適正な指向性が得られる。こ
のグランド板の幅寸法は、所望の半値角が得られるよう
に、λ／４〜λ／８の間で任意に設定することができ
る。In addition to the constituent features of the inventions of claims 6 to 9, the invention device according to claim 10 has the configuration shown in FIG.
The length dimension of the ground plate (5) is an odd multiple of λ / 4, and the width dimension W of the ground plate is λ / 4.
Or λ / 8. According to the invention device of claim 10 described above, the ground plate acts as an effective reflection plate, and proper directivity is obtained. The width dimension of this ground plate can be arbitrarily set between λ / 4 and λ / 8 so that a desired half-value angle can be obtained.
【００１５】請求項１１に係る発明装置の構成は、前記
請求項８の発明装置の構成要件に加えて、（図２参照）
当該アンテナ装置のベース部材である保持板（４）を有
し、前記の基板（１）、およびグランド板（５）が上記
保持板（４）に対して装着されるとともに、前記給電ケ
ーブルもしくはケーブルコネクタ（６）が該保持板に取
り付けられており、かつ、前記の基板およびグランド板
を覆うアンテナカバー（８）が、前記保持板に対して着
脱可能に装着されるとともに、該保持板に取付手段（４
ａ）が設けられていることを特徴とする。以上に説明し
た請求項１１の発明装置によると、電気的機能を果たす
主要構成部材を容易かつ確実に保持するとともに、これ
を保護し、一つのアッセンブリ機器として市場流通性を
有するアンテナ装置が構成され、しかも、このアッセン
ブリ機器を所望の部材に対して容易に設置・配線するこ
とができる。The structure of the invention device according to claim 11 is the same as the structure of the invention device according to claim 8 (see FIG. 2).
A holding plate (4) which is a base member of the antenna device is provided, and the board (1) and the ground plate (5) are attached to the holding plate (4), and the feeding cable or cable is also provided. A connector (6) is attached to the holding plate, and an antenna cover (8) covering the substrate and the ground plate is detachably attached to the holding plate and attached to the holding plate. Means (4
a) is provided. According to the device of the eleventh aspect of the present invention described above, an antenna device having a market-distributable property as one assembly device is constructed while easily and surely holding the main constituent members that fulfill the electrical function and protecting them. Moreover, this assembly device can be easily installed and wired to a desired member.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る反射板付き
ループアンテナの１実施形態を示し、２．４５ＧＨｚ用
に構成された無線ＬＡＮの基地局用アンテナの要部を模
式的に描いた斜視図である。（注）２．４５ＧＨｚの電
波の波長λは約１２．５ｃｍである。ＰＣＢ基板の上
に、導通パターンによって、λで共振するλループアン
テナ２が形成されるとともに、λ／４で共振するλ／４
アンテナ励振器３が形成されている。該λループアンテ
ナ２とλ／４アンテナ励振器３とは対向離間して微小静
電容量ｃを形成している。この静電容量ｃを増減調節し
て、最大利得となる状態（臨界状態）を求める。臨界状
態を実験的に求めたならば、これと同じ静電容量値とな
るように生産すれば、大量生産されたアンテナ装置の全
部を最大利得（臨界状態）ならしめることができる。上
記λ／４アンテナ励振器３がλループアンテナ２と対向
していない側の端は入力端であって、ケーブルコネクタ
６の中心導体用端子に接続されている。前記λループア
ンテナ２と平行に、グランド板５が配置されている。こ
のグランド板の長さは寸法Ｌは、λ／２の奇数倍に設定
されている。ただし、本発明におけるグランド板の長さ
寸法の「λ／４の奇数倍」とは、厳密に整数倍であるこ
とを要せず、約整数倍の意である。前記グランド板５の
幅寸法Ｗはアンテナ特性に影響するので、これについて
は図４を参照して後に詳しく述べる。また、λループア
ンテナ２とグランド板５との間隔寸法Ｄもアンテナ性能
に影響するので、これについては図３を参照して後に詳
しく述べる。保持板４はベース部材であって、前記ＰＣ
Ｂ基板１およびブランド板５は、この保持板４に対して
固定されている。符号４ａを付して示したのは取付ネジ
用孔である。前記ケーブルコネクタ６も、この保持板４
に装着されている。本発明を実施する場合、該ケーブル
コネクタ６に代えてアンテナケーブル（例えば同軸ケー
ブルや平行ケーブル・図示省略）を取り付けることもで
きる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of a loop antenna with a reflector according to the present invention, and schematically illustrates a main part of a base station antenna for a wireless LAN configured for 2.45 GHz. FIG. (Note) The wavelength λ of the 2.45 GHz radio wave is about 12.5 cm. The λ loop antenna 2 resonating at λ is formed on the PCB substrate by the conduction pattern, and the λ / 4 resonating at λ / 4 is formed.
The antenna exciter 3 is formed. The λ loop antenna 2 and the λ / 4 antenna exciter 3 face each other and are spaced apart from each other to form a small capacitance c. By adjusting the capacitance c to be increased or decreased, the state where the maximum gain is obtained (critical state) is obtained. When the critical state is experimentally obtained, if the antenna device is manufactured to have the same capacitance value as this, all the mass-produced antenna devices can have the maximum gain (critical state). The end on the side where the λ / 4 antenna exciter 3 does not face the λ loop antenna 2 is an input end, and is connected to the center conductor terminal of the cable connector 6. A ground plate 5 is arranged in parallel with the λ loop antenna 2. The length L of this ground plate is set to an odd multiple of λ / 2. However, the “odd multiple of λ / 4” of the length dimension of the ground plate in the present invention does not need to be an exact multiple, but is an integral multiple. The width dimension W of the ground plate 5 affects the antenna characteristics, which will be described later in detail with reference to FIG. Further, the space dimension D between the λ loop antenna 2 and the ground plate 5 also affects the antenna performance, which will be described later in detail with reference to FIG. The holding plate 4 is a base member,
The B substrate 1 and the brand plate 5 are fixed to the holding plate 4. Reference numeral 4a is attached to the mounting screw hole. The cable connector 6 is also the holding plate 4
Is attached to. When carrying out the present invention, an antenna cable (for example, a coaxial cable or a parallel cable, not shown) can be attached instead of the cable connector 6.
【００１７】図２は、前掲の図１の実施形態を模式的に
描いた水平断面図である。保持板４に対して「λループ
アンテナ２とλ／４アンテナ励振器３とを形成したＰＣ
Ｂ基板１」およびグランド板５、並びにケーブルコネク
タ６が装着されていることは、前掲の図１について述べ
たとおりである。前掲の図１（要部斜視図）では省略し
たが、ＰＣＢ基板１およびグランド板５に外嵌されてこ
れらを覆う筒状のアンテナカバー８が設けられており、
このアンテナカバーは保持板４に対して固定されてい
る。これにより、このアンテナ装置が１個のアッセンブ
リ機器としての体裁を為し、市場流通性を有する形態と
なる。前記の保持板を構造物（例えば無線機のベース、
もしくはポール，または壁等）に固定すると、当該アン
テナ装置が固定的に設置され、外部の障害物や風雨から
防護された状態（アンテナカバー８の作用により）とな
る。FIG. 2 is a horizontal sectional view schematically showing the embodiment shown in FIG. 1 mentioned above. For the holding plate 4, "PC having the λ loop antenna 2 and the λ / 4 antenna exciter 3 formed
The B board 1 ”, the ground plate 5, and the cable connector 6 are attached as described in FIG. 1 above. Although omitted in the above-mentioned FIG. 1 (perspective perspective view), a cylindrical antenna cover 8 is provided which is fitted onto the PCB substrate 1 and the ground plate 5 to cover them,
This antenna cover is fixed to the holding plate 4. As a result, this antenna device has the appearance of being one assembly device, and has the form of market distribution. The holding plate is a structure (for example, a base of a radio,
Alternatively, when the antenna device is fixed to a pole, a wall, or the like), the antenna device is fixedly installed and is protected from external obstacles and wind and rain (by the action of the antenna cover 8).
【００１８】図３は、前掲の図１，図２に示した実施形
態のＳＷＲ特性を示す図表である。この図から理解され
るように、本実施形態のループアンテナは数ＧＨｚ付近
で広い同調周波数帯域を有している。この同調周波数帯
域の幅は、図１に示した寸法Ｄ（ループアンテナとグラ
ンド板との間隔）に伴って変化する。すなわち、寸法Ｄ
を大きくすると同調周波数帯は広くなり、寸法Ｄを小さ
くすると同調周波数帯は狭くなる。従って、与えられた
設計条件に応じて所望の同調周波数帯域幅が得られるよ
う前記の間隔寸法Ｄを調節すれば良い。図示を省略する
が、極度に同調周波数帯を狭くしたい場合は、ＰＣＢ基
板の表面にλループアンテナを形成し、裏面にグランド
板を形成することもできる。FIG. 3 is a chart showing the SWR characteristics of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 above. As can be seen from this figure, the loop antenna of this embodiment has a wide tuning frequency band around several GHz. The width of the tuning frequency band changes according to the dimension D (the distance between the loop antenna and the ground plate) shown in FIG. That is, the dimension D
The larger the value, the wider the tuning frequency band, and the smaller the dimension D, the narrower the tuning frequency band. Therefore, the spacing dimension D may be adjusted so that a desired tuning frequency bandwidth can be obtained according to given design conditions. Although not shown, if it is desired to make the tuning frequency band extremely narrow, a λ loop antenna may be formed on the front surface of the PCB substrate and a ground plate may be formed on the rear surface.
【００１９】図４は、前掲の図１，図２に示した実施形
態に係る反射板付きループアンテナの水平面アンテナ指
向特性／利得図表の１例である。この例は、図１に示し
たグランド板５の幅寸法Ｗをλ／６に設定したものであ
る。上記の幅寸法Ｗを広くすると指向性が著しくなり、
狭くすると指向性が弱くなる。本発明を実施する際、グ
ランド板５の幅寸法を適宜に変化させて所望の指向性を
得ることが望ましい。本発明者の試験研究結果による
と、前記の幅寸法Ｗを一般に、λ／４〜λ／８の間に設
定すると好結果が得られる。FIG. 4 is an example of a horizontal plane antenna directivity / gain diagram of the loop antenna with a reflector according to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 above. In this example, the width dimension W of the ground plate 5 shown in FIG. 1 is set to λ / 6. When the width W is widened, the directivity becomes remarkable,
If the width is narrow, the directivity becomes weak. When carrying out the present invention, it is desirable to appropriately change the width dimension of the ground plate 5 to obtain a desired directivity. According to the test and research results of the present inventor, good results are obtained when the width dimension W is generally set between λ / 4 and λ / 8.
【００２０】図５は、前掲の図１，図２に示した実施形
態の改良例を示す平面図である。この図５の例が前記の
図２に比して異なるところは次のとおりである。
（ａ）図２では設置個数が１個であったループアンテナ
２と同様の、２個のループアンテナ２Ａ，２Ｂを、その
長手方向に揃えて、若干離間させて配置し、（ｂ）上記
２個のループアンテナを、λ／２で共振する位相パター
ン９で接続したこと。なお、本図５のλ／４アンテナ励
振器３およびλ／２移相パターンガジグザグ形に形成さ
れているのは、その電気的長さ（共振波長）に比して機
械的長さを短縮するためである。図示を省略するが、前
記のλ／４励振器やλ２移相パターンをコイルによって
形成することもできる。通信用の電波を受けたとき、前
記２個のループアンテナ２Ａ，２Ｂには、ほぼ同位相の
誘導電圧を生じるが、λ／２位相パターンが、半波長の
位相回路として作用し、双方のループアンテナ２Ａ，２
Ｂに発生した誘導電圧を算術和できるように整合して有
効に協働させる。FIG. 5 is a plan view showing an improved example of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 above. The example of FIG. 5 differs from that of FIG. 2 in the following points. (A) In FIG. 2, two loop antennas 2A and 2B, which are the same as the loop antenna 2 which was installed one in FIG. 2, are aligned in the longitudinal direction thereof and are arranged slightly apart from each other. The loop antennas are connected by the phase pattern 9 that resonates at λ / 2. The λ / 4 antenna exciter 3 and the λ / 2 phase shift pattern in the zigzag shape shown in FIG. 5 have a mechanical length shorter than their electrical length (resonance wavelength). This is because Although not shown, the λ / 4 exciter and the λ2 phase shift pattern may be formed by a coil. When receiving radio waves for communication, induced voltages having substantially the same phase are generated in the two loop antennas 2A and 2B, but the λ / 2 phase pattern acts as a half-wavelength phase circuit, and both loops Antenna 2A, 2
The induced voltage generated in B is matched so that it can be arithmetically summed and effectively cooperated.
【００２１】図６は、前掲の図５に示した実施形態にお
けるＳＷＲ特性図表であって、２．４ＧＨｚ〜２．５Ｇ
Ｈｚの間に比較的広い同調周波数帯を有していることが
分かる。この実施形態においても、先に図１について述
べた間隔寸法Ｄを調節して同調周波数帯域の幅を制御す
ることにより、所望の特性を求めることができる。図７
は、前掲の図５に示した実施形態におけるアンテナ指向
特性／利得図表の１例である。この実施形態において
も、先に図１について述べた幅寸法Ｗを調節して指向特
性の強弱を制御することにより、所望の特性を求めるこ
とができる。FIG. 6 is a SWR characteristic chart in the embodiment shown in FIG. 5 above, which is 2.4 GHz to 2.5 GHz.
It can be seen that it has a relatively wide tuning frequency band between Hz. Also in this embodiment, a desired characteristic can be obtained by controlling the width of the tuning frequency band by adjusting the interval dimension D described above with reference to FIG. Figure 7
5 is an example of an antenna directivity characteristic / gain chart in the embodiment shown in FIG. 5 above. Also in this embodiment, a desired characteristic can be obtained by adjusting the width dimension W described above with reference to FIG. 1 to control the strength of the directional characteristic.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上に本発明の実施形態を挙げてその構
成，作用を明らかならしめたように、請求項１の発明に
係る反射板付きループアンテナの長さは基本的に、「機
械的長さが共振波長の約１／４であるアンテナ励振器」
の長さと、「機械的長さが、共振波長の１／２よりも明
確に短いループアンテナ」の長さとの和であるから、従
来技術におけるがごとき「使用電波の波長よりも長い無
線ＬＡＮ用アンテナ」に比して格段に小型のアンテナを
構成することができ、従ってアンテナ装置が軽量で低コ
ストとなる。請求項２の発明方法によると、２個のルー
プアンテナを電気的に直列に接続するので約２倍の感度
が得られる。そして、上記２個のループアンテナの位相
がλ／２移相回路で整合されて、有効に重畳される。請
求項３の発明方法を適用してループアンテナとグランド
板との間隔寸法を増減調節した場合、該間隔寸法を狭く
すると同調周波数帯域が狭くなり、間隔寸法を広くする
と同調周波数帯域が広くなる。例えばデュアルバンド方
式を用いるために同調周波数帯域を広くしたい場合も有
り、また例えば混信防止のために同調周波数帯域を狭く
したい場合もあるので、本請求項３の適用によって同調
周波数帯域幅を制御し得ることの実用的価値は大きい。As described above, the configuration and operation of the present invention are clarified, and the length of the loop antenna with a reflector according to the invention of claim 1 is basically "mechanical". Antenna exciter whose length is about 1/4 of the resonance wavelength "
And the length of the "loop antenna whose mechanical length is clearly shorter than 1/2 of the resonance wavelength", which is the case in the prior art "for a wireless LAN longer than the wavelength of the radio wave used. An antenna that is significantly smaller than an "antenna" can be configured, and thus the antenna device is lightweight and low cost. According to the method of the second aspect of the present invention, since the two loop antennas are electrically connected in series, the sensitivity is approximately doubled. Then, the phases of the two loop antennas are matched by the λ / 2 phase shift circuit and effectively superimposed. When the distance dimension between the loop antenna and the ground plate is increased or decreased by applying the method of the third aspect of the present invention, narrowing the distance dimension narrows the tuning frequency band and widening the spacing dimension widens the tuning frequency band. For example, there is a case where it is desired to widen the tuning frequency band in order to use the dual band system, and there is a case where it is desired to narrow the tuning frequency band in order to prevent interference. Therefore, the tuning frequency band width is controlled by applying the present claim 3. The practical value of getting is great.
【００２３】請求項４の発明方法を適用してグランド板
の幅寸法を調節する場合、該幅寸法を広くすると指向性
が著しくなって半値角が小さくなるとともに一般的にア
ンテナ利得が高くなる。幅寸法を狭くするとその反対に
変化する。無線ＬＡＮの基地局アンテナは、その使用条
件が多様であるから、本請求項４を適用して指向性と利
得との兼ね合いを制御し得ることの実用的価値は大き
い。請求項５の発明方法によると、公知の回路基板加工
技術を有効に利用して、本発明における主要構成部分を
高精度，低コストで工業的に量産することができ、しか
も上記主要構成部分と補助部材とを位置決め固定するこ
とも容易である。When the width dimension of the ground plate is adjusted by applying the method of the fourth aspect of the present invention, widening the width dimension causes the directivity to be remarkable, the half-value angle to be small, and the antenna gain generally to be high. When the width dimension is narrowed, it changes to the opposite. Since the wireless LAN base station antenna has various usage conditions, it is of great practical value that the balance between directivity and gain can be controlled by applying the present invention. According to the method of the present invention as claimed in claim 5, the publicly known circuit board processing technique can be effectively used to industrially mass-produce the main constituent parts of the present invention with high accuracy and low cost. It is also easy to position and fix the auxiliary member.
【００２４】請求項６の発明装置の長さ寸法は、基本的
に「機械的長さが共振波長の約１／４であるアンテナ励
振器」の長さ寸法と、「機械的長さが共振波長の１／２
よりも明確に短いループアンテナ」の長さ寸法との和で
ある。従って、従来技術におけるような「共振波長より
も長いアンテナ」に比して格段に小型であり、このため
軽量，低コストである。請求項７の発明装置によると、
複数個のループアンテナに発生する誘導電圧が加えられ
るので約２倍の感度が得られる。上記複数個のループア
ンテナが、隣接するループアンテナ相互に半波長の移相
回路を介して接続されているので、双方のループアンテ
ナのそれぞれに発生する交番電圧の位相が整合されて重
畳され、無駄が無い。The length dimension of the invention device of claim 6 is basically the length dimension of "antenna exciter whose mechanical length is about 1/4 of resonance wavelength" and "mechanical length is resonance 1/2 of wavelength
It is the sum of the length dimension of the loop antenna and the length of the loop which is distinctly shorter. Therefore, it is much smaller than the "antenna longer than the resonance wavelength" as in the prior art, and is therefore light in weight and low in cost. According to the invention device of claim 7,
Since the induced voltage generated in the plurality of loop antennas is applied, the sensitivity is approximately doubled. Since the plurality of loop antennas are connected to adjacent loop antennas via a half-wavelength phase shift circuit, the phases of alternating voltages generated in both loop antennas are matched and superposed, which is a waste. There is no.
【００２５】請求項８の発明装置によると、本発明装置
における主要構成部材であるループアンテナとアンテナ
励振器とを、高精度，低コストで工業的に大量生産する
ことができ、しかも、これら主要構成部材を補助的構成
部材に対して位置決め固定することが容易である。請求
項９の発明装置によれば、２個のループアンテナの位相
を整合させるための位相回路を、低コストで、小型に構
成することができる。詳しくは、半波長で共振する回路
の機械的な長さを、半波長よりも格段に短く構成するこ
とができる。請求項１０の発明装置によると、グランド
板が有効な反射板として作用し、かつ、適正な指向性が
得られる。このグランド板の幅寸法は、所望の半値角が
得られるように、λ／４〜λ／８の間で任意に設定する
ことができる。請求項１１の発明装置によると、電気的
機能を果たす主要構成部材を容易かつ確実に保持すると
ともに、これを保護し、一つのアッセンブリ機器として
市場流通性を有するアンテナ装置が構成され、しかも、
このアッセンブリ機器を所望の部材に対して容易に設置
・配線することができる。According to the invention device of claim 8, the loop antenna and the antenna exciter, which are the main constituent members of the invention device, can be industrially mass-produced with high accuracy and low cost. It is easy to position and fix the component with respect to the auxiliary component. According to the invention device of claim 9, the phase circuit for matching the phases of the two loop antennas can be constructed at low cost and in a small size. Specifically, the mechanical length of a circuit that resonates at a half wavelength can be configured to be significantly shorter than the half wavelength. According to the invention device of claim 10, the ground plate acts as an effective reflection plate, and proper directivity can be obtained. The width dimension of this ground plate can be arbitrarily set between λ / 4 and λ / 8 so that a desired half-value angle can be obtained. According to the eleventh aspect of the invention, an antenna device is constructed that holds the main constituent members that perform an electrical function easily and surely and protects them, and has marketability as one assembly device.
This assembly device can be easily installed and wired to a desired member.
【図１】本発明装置の１実施形態における要部斜視図で
ある。FIG. 1 is a perspective view of a main part of an embodiment of a device of the present invention.
【図２】図１の実施形態の断面平面図である。2 is a cross-sectional plan view of the embodiment of FIG.
【図３】図１の実施形態におけるＳＷＲ特性図表であ
る。FIG. 3 is a SWR characteristic chart in the embodiment of FIG.
【図４】図１の実施形態における水平面内のアンテナ指
向特性／利得図表である。FIG. 4 is a diagram of antenna directional characteristics / gain in a horizontal plane in the embodiment of FIG.
【図５】前掲の図１と異なる実施形態の平面図である。FIG. 5 is a plan view of an embodiment different from that of FIG. 1 described above.
【図６】図５の実施形態におけるＳＷＲ特性図表であ
る。FIG. 6 is a SWR characteristic chart in the embodiment of FIG.
【図７】図５の実施形態における水平面内のアンテナ指
向特性／利得図表である。7 is a diagram of antenna directivity / gain charts in the horizontal plane in the embodiment of FIG.
１…ＰＣＢ基板、２，２Ａ，２Ｂ…λループアンテナ、
３…λ／４アンテナ励振器、４…保持板、５…グランド
板、６…ケーブルコネクタ、７…補強部材、８…アンテ
ナカバー、９…λ／位相回路。1 ... PCB substrate, 2, 2A, 2B ... λ loop antenna,
3 ... λ / 4 antenna exciter, 4 ... Holding plate, 5 ... Ground plate, 6 ... Cable connector, 7 ... Reinforcing member, 8 ... Antenna cover, 9 ... λ / Phase circuit.
Claims (11)
の電波を送受信するアンテナを構成する方法において、 λで共振するループアンテナ（２）に対して、λ／４で
共振するアンテナ励振器（３）の出力端を静電容量結合
（ｃ）し、 かつ、前記ループアンテナと平行にグランド板（５）を
配置し、 上記グランド板を反射板として機能させて指向性を得る
ことを特徴とする、反射板付きループアンテナの構成方
法。1. A centimeter wave or a wavelength λ similar thereto
In the method of constructing an antenna for transmitting and receiving radio waves, the output end of the antenna exciter (3) resonating at λ / 4 is capacitively coupled (c) to the loop antenna (2) resonating at λ, A method of constructing a loop antenna with a reflector, wherein a ground plate (5) is arranged in parallel with the loop antenna, and the ground plate functions as a reflector to obtain directivity.
数個を配設し、 隣接する２個のλループアンテナ（２Ａ，２Ｂ）を、λ
／２の移相回路（９）によって接続することを特徴とす
る、請求項１に記載した反射板付きループアンテナの構
成方法。2. A plurality of loop antennas resonating at λ are arranged, and two adjacent λ loop antennas (2A, 2B) are
2. The method for constructing a loop antenna with a reflector according to claim 1, wherein the loop antennas are connected by a / 2 phase shift circuit (9).
ランド板との間隔寸法Ｄを増減調節して、所望する同調
周波数帯域特性が得られる間隔寸法に設定することを特
徴とする、請求項１または請求項２に記載した反射板付
きループアンテナの構成方法。3. The distance dimension D between the loop antenna resonating at λ and the ground plate is increased or decreased to set the distance dimension to obtain a desired tuning frequency band characteristic. Alternatively, the method for configuring the loop antenna with a reflector according to claim 2.
をλ／４の奇数倍に設定し、かつ、その幅寸法（Ｗ）を
増減調節して、所望の指向特性とアンテナ利得との釣合
が得られる幅寸法に設定することを特徴とする、請求項
１ないし請求項３に記載した反射板付きループアンテナ
の構成方法。4. The length dimension (L) of the grant plate (5)
Is set to an odd multiple of λ / 4, and the width dimension (W) thereof is adjusted to be increased or decreased to set the width dimension to obtain a desired balance between the directivity characteristic and the antenna gain. A method for constructing a loop antenna with a reflector according to any one of claims 1 to 3.
（２）およびλ／４で共振するアンテナ励振器を、回路
基板上の導通パターンによって構成することを特徴とす
る、請求項１ないし請求項４に記載した反射板つきルー
プアンテナの構成方法。5. The loop antenna (2) resonating at λ and the antenna exciter resonating at λ / 4 are constituted by a conductive pattern on a circuit board. A method of constructing a loop antenna with a reflector as described in.
で共振するループアンテナ（２）と、λ／４で共振する
アンテナ励振器（３）とを具備していて、 上記アンテナ励振器の片方の端が給電ケーブルもしくは
ケーブルコネクタ（６）に接続されるとともに、該アン
テナ励振器の他方の端が前記ループアンテナに対向し
て、両者の間に静電容量が形成されており、 かつ、前記ループアンテナ（２）と平行に、グランド板
（５）が配置されていることを特徴とする、反射板付き
ループアンテナ。6. A centimeter wave or a wavelength λ similar thereto
A loop antenna (2) that resonates at λ / 4 and an antenna exciter (3) that resonates at λ / 4, and one end of the antenna exciter is connected to a power supply cable or a cable connector (6). At the same time, the other end of the antenna exciter faces the loop antenna to form a capacitance therebetween, and the ground plate (5) is provided in parallel with the loop antenna (2). A loop antenna with a reflector, which is arranged.
の設置個数が複数個（２Ａ，２Ｂ）であり、 かつ、隣接するループアンテナ相互が、λ／２で共振す
る位相回路（９）によって接続されていることを特徴と
する、請求項１に記載した反射板付きループアンテナ。7. A plurality of (2A, 2B) loop antennas are installed which resonate at the wavelength λ, and adjacent loop antennas are connected by a phase circuit (9) resonating at λ / 2. The loop antenna with a reflector according to claim 1, wherein the loop antenna has a reflector.
数個のループアンテナ（２Ａ，２Ｂ）、およびアンテナ
励振器（３）が、基板（１）に設けられた導通パターン
によって構成されていることを特徴とする、請求項６ま
たは請求項７に記載した反射板付きループアンテナ。8. The loop antenna (2) or the plurality of loop antennas (2A, 2B) and the antenna exciter (3) are constituted by a conductive pattern provided on a substrate (1). The loop antenna with a reflector according to claim 6 or 7, which is characterized.
接する２個のループアンテナ（２Ａ，２Ｂ）を接続して
いる位相回路（９）が、ジグザグ状の導通パターンで構
成され、またはコイル状の導電性部材によって構成され
ていることを特徴とする、請求項６ないし請求項８の何
れかに記載した反射板付きループアンテナ。9. A phase circuit (9) connecting two adjacent loop antennas (2A, 2B) among the plurality of loop antennas is constituted by a zigzag conduction pattern or a coil. The loop antenna with a reflector according to any one of claims 6 to 8, wherein the loop antenna is formed of a conductive member having a shape of a circle.
λ／４の奇数倍であり、かつ、幅寸法はλ／４ないしλ
／８であることを特徴とする、請求項６ないし請求項９
の何れかに記載した反射板付きループアンテナ。10. The length dimension of the ground plate (5) is an odd multiple of λ / 4, and the width dimension is λ / 4 to λ.
/ 8, characterized in that
The loop antenna with a reflector described in any one of 1.
保持板（４）を備えていて、 前記の基板（１）、およびグランド板（５）が上記保持
板（４）に対して装着されるとともに、前記給電ケーブ
ルもしくはケーブルコネクタ（６）が該保持板に取り付
けられており、 かつ、前記の基板およびグランド板を覆うアンテナカバ
ー（８）が、前記保持板に対して着脱可能に装着される
とともに、該保持板に取付手段（４ａ）が設けられてい
ることを特徴とする、請求項８に記載した反射板付きル
ープアンテナ。11. A holding plate (4), which is a base member of the antenna device, is provided, and the substrate (1) and the ground plate (5) are attached to the holding plate (4). The feeding cable or the cable connector (6) is attached to the holding plate, and the antenna cover (8) covering the substrate and the ground plate is detachably attached to the holding plate. The loop antenna with a reflector according to claim 8, characterized in that the holding plate is provided with mounting means (4a).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001382495A JP2003188631A (en) | 2001-12-17 | 2001-12-17 | Loop antenna with reflector and constituting method thereof |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7158820B2 (en) | 2004-01-13 | 2007-01-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Mobile communication terminal |
| JP2007266999A (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Fujitsu Ltd | Planar antenna |
-
2001
- 2001-12-17 JP JP2001382495A patent/JP2003188631A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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