JP2004312628A - ２共振ダイバーシティアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線ＬＡＮカード等に内蔵可能な小型で高性能の２共振ダイバーシティアンテナ装置を安価に提供すること。
【解決手段】２共振ダイバーシティアンテナ装置１は、無線ＬＡＮカードに内蔵されて、２ＧＨｚ帯（ローバンド）と５ＧＨｚ帯（ハイバンド）の信号波が送受信可能である。このアンテナ装置１は、回路基板２上に、高低両バンドに対応するデュアルバンドアンテナ３と、ローバンド専用アンテナ４と、ハイバンド専用アンテナ５という３個のアンテナ素子を配設して構成されている。デュアルバンドアンテナ３とローバンド専用アンテナ４はパターンアンテナであるが、ハイバンド専用アンテナ５は逆Ｆ型板金アンテナである。また、デュアルバンドアンテナ３の信号ライン６には、外部アンテナの信号ケ−ブルを接続可能なコネクタ部９が設けてある。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高低２種類の周波数帯（バンド）の信号波を送受信可能な２共振ダイバーシティアンテナ装置に係り、特に、無線ＬＡＮカード等に内蔵して好適な小型の２共振ダイバーシティアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有線ケ−ブルを使わずに、所定周波数帯（例えば２ＧＨｚ帯）の信号波の送受信で情報交換が行える無線ＬＡＮが普及しつつある。パソコン等の電子機器を無線ＬＡＮに対応させる際には、アンテナ等の送受信機能を備えた無線ＬＡＮカードを装填することが多く、かかる無線ＬＡＮカードに内蔵されるアンテナ装置としては、障害物などの周辺環境の影響を受けにくいダイバーシティ方式のアンテナ装置が好適とされている。また、近い将来、５ＧＨｚ帯の信号波も無線ＬＡＮで一般に使用されるものと考えられており、そうなると、高低２種類の周波数帯の信号波を送受信可能で無線ＬＡＮカードに内蔵できる小型の２共振ダイバーシティアンテナ装置が必要となる。
【０００３】
かかる小型の２共振ダイバーシティアンテナ装置の従来技術としては、同一基板上に、所定量離隔させた一対のローバンド専用アンテナと、同じく所定量離隔させた一対のハイバンド専用アンテナとを配設するという構成のものが提案されている。このように４個のシングルバンドアンテナを配設してなる従来の２共振ダイバーシティアンテナ装置は、ローバンドの信号波に対しては一対のローバンド専用アンテナによってダイバーシティ効果が得られ、ハイバンドの信号波に対しては一対のハイバンド専用アンテナによってダイバーシティ効果が得られる。
また、各シングルバンドアンテナとしてはパターンアンテナやチップアンテナが使用できるため、基板上の高さ寸法が低く抑えられて無線ＬＡＮカード等に内蔵可能となる。
【０００４】
このほか、小型の２共振ダイバーシティアンテナ装置の他の従来技術として、同一基板上に所定量離隔させた一対のデュアルバンドアンテナを配設するという構成のものも提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した前者の従来技術では、基板上に４個のシングルバンドアンテナを配設しなければならないため、広い設置スペースが必要で、部品コストや組立コストも嵩むという不具合があった。それゆえ、かかる従来技術によって、無線ＬＡＮカード等に内蔵可能な小型の２共振ダイバーシティアンテナ装置を安価に実現することは困難である。
【０００６】
これに対して、基板上に２個のデュアルバンドアンテナを配設するという後者の従来技術では、アンテナ素子の数が半減できるため、スペースファクタの向上や製造コストの低減を図りやすいという利点がある。しかしながら、小型のデュアルバンドアンテナにおいて高低両バンドの帯域幅を広げることは容易でなく、広帯域化を優先すると利得が大幅に損なわれてしまうため、かかる従来技術では所望のアンテナ性能を得ることが困難で、アンテナ設計も複雑化するという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、無線ＬＡＮカード等に内蔵可能な小型で高性能の２共振ダイバーシティアンテナ装置を安価に提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明による２共振ダイバーシティアンテナ装置では、同一基板上に、ローバンドの信号波とハイバンドの信号波を選択的に送受信可能なデュアルバンドアンテナと、前記ローバンドの信号波を送受信可能なローバンド専用アンテナと、前記ハイバンドの信号波を送受信可能なハイバンド専用アンテナとを配設し、少なくとも前記ハイバンド専用アンテナが垂直偏波と水平偏波を合成した偏波の信号波を放射するアンテナである構成にした。
【０００９】
このように１個のデュアルバンドアンテナと２個のシングルバンドアンテナとを組み合わせ、少なくともハイバンド用のシングルバンドアンテナ（ハイバンド専用アンテナ）が垂直偏波と水平偏波を合成した偏波の信号波を放射するようにしておけば、マルチパスの影響を受けやすいハイバンドの信号波に対するデュアルバンドアンテナの性能が不十分であったとしても、該ハイバンド専用アンテナによってマルチパス干渉の悪影響を低減することができ、それゆえデュアルバンドアンテナの設計を単純化しても高い信頼性が確保できる。また、基板上に計３個のアンテナ素子を配設する構成なので、４個のシングルバンドアンテナを配設する従来の構成に比べてスペースファクタが良好となり、製造コストも低減できる。
【００１０】
かかる構成において、前記ハイバンド専用アンテナが、前記基板に設けられた接地導体層上に放射導体板を平行に配置して該接地導体層と該放射導体板とを短絡導体板にて橋絡してなる逆Ｆ型板金アンテナであれば、ハイバンドの信号波に対するアンテナ性能を簡単かつ安価に高めることができるため好ましい。この場合、逆Ｆ型板金アンテナは、放射導体板に対して非対称な２箇所にそれぞれ短絡導体板を有することが好ましく、これによりハイバンドの信号波の広帯域化が図りやすくなる。
【００１１】
また、かかる構成において、前記デュアルバンドアンテナが、線対称な位置関係に配置された一対のローバンド用放射導体と、これら両放射導体の対称軸と重なり合うように配置されたハイバンド用放射導体とを備えたパターンアンテナであれば、ローバンドの信号波に対する利得の向上や帯域幅の拡大が図りやすくなるため好ましい。
【００１２】
また、かかる構成において、前記デュアルバンドアンテナが接続されている信号ラインに、外部アンテナの信号ケ−ブルを接続可能なコネクタ部を設けておけば、２共振ダイバーシティアンテナ装置では十分な利得が得られないときに外部アンテナを活用できるため、この２共振ダイバーシティアンテナ装置を内蔵している無線ＬＡＮカード等がさまざまな環境下で使用可能となって好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本実施形態例に係る２共振ダイバーシティアンテナ装置の概略平面図、図２は図１に示すデュアルバンドアンテナの平面図、図３は図１に示すハイバンド専用アンテナの斜視図である。
【００１４】
図１に示すアンテナ装置１は、無線ＬＡＮカードに内蔵されて、相対的に低い周波数（２ＧＨｚ帯）と相対的に高い周波数（５ＧＨｚ帯）の信号波を送受信可能な小型の２共振ダイバーシティアンテナ装置である。このアンテナ装置１は、回路基板２上にデュアルバンドアンテナ３とローバンド専用アンテナ４とハイバンド専用アンテナ５という３個のアンテナ素子を配設し、各アンテナ素子３〜５をそれぞれ信号ライン６〜８を介して図示せぬ送受信回路に接続した構成になっている。また、デュアルバンドアンテナ３の信号ライン６には、外部アンテナの信号ケ−ブルを接続可能なコネクタ部９が設けてある。
【００１５】
デュアルバンドアンテナ３は、回路基板２の表裏両面に形成された銅箔等からなるモノポール型のパターンアンテナであり、給電時に回路基板２に対して略平行な水平偏波の信号波を放射する。図２に示すように、このデュアルバンドアンテナ３は、一端が連結されて他端が容量性導体３ｃに接続されたメアンダ形状の一対のローバンド用放射導体３ａ，３ｂと、一端が両放射導体３ａ，３ｂの連結部位に容量結合されて他端が容量性導体３ｃに接続された直線状のハイバンド用放射導体３ｄとを備えている。一対のローバンド用放射導体３ａ，３ｂは回路基板２の表面にパターニングされ、互いに線対称な位置関係に配置されている。容量性導体３ｃは回路基板２の表裏両面にパターニングされ、スルーホール３ｅを介して該両面の容量性導体３ｃどうしが接続されている。ハイバンド用放射導体３ｄは回路基板２の裏両にパターニングされ、一対のローバンド用放射導体３ａ，３ｂの対称軸と重なり合うように配置されている。
【００１６】
このデュアルバンドアンテナ３は、各ローバンド用放射導体３ａ，３ｂによって２ＧＨｚ帯の信号波を送受信可能であると共に、ハイバンド用放射導体３ｄによって５ＧＨｚ帯の信号波を送受信可能である。信号ライン６には送受信回路から２ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の高周波信号が選択的に給電され、２ＧＨｚ帯の高周波信号が給電されると各ローバンド用放射導体３ａ，３ｂが励振し、５ＧＨｚ帯の高周波信号が給電されるとハイバンド用放射導体３ｄが励振するようになっている。このデュアルバンドアンテナ３は、ローバンド用放射導体３ａ，３ｂをメアンダ形状に形成し、かつ容量性導体３ｃを短縮コンデンサとして機能させることによって、パターンの大型化を抑制している。また、このデュアルバンドアンテナ３は、一対のローバンド用放射導体３ａ，３ｂを線対称な位置関係に配置することによって、２ＧＨｚ帯の信号波に対する高利得化および広帯域化を図っている。
【００１７】
ローバンド専用アンテナ４は、２ＧＨｚ帯の信号波を送受信可能なパターンアンテナである。このローバンド専用アンテナ４は、回路基板２の表面にパターニングされた銅箔等からなるモノポール型のアンテナであり、給電時に回路基板２に対して略平行な水平偏波の信号波を放射する。すなわち、送受信回路から信号ライン７に２ＧＨｚ帯の高周波信号を給電することによって、ローバンド専用アンテナ４が励振するようになっている。このローバンド専用アンテナ４は、容量性導体４ａを短縮コンデンサとして機能させることによって、パターンの大型化を抑制している。
【００１８】
ハイバンド専用アンテナ５は、回路基板２上に固設された逆Ｆ型板金アンテナであり、５ＧＨｚ帯の信号波を送受信可能である。図３に示すように、このハイバンド専用アンテナ５は長方形状の放射導体板５ａと２本の短絡導体板５ｂ，５ｃと給電導体板５ｄとを備えており、回路基板２の裏面には放射導体板５ａと対向する領域に、銅箔等からなる接地導体層１０が設けられている。放射導体板５ａは接地導体層１０上に所定の間隔を存して平行に配置されており、この放射導体板５ａの長辺の２箇所から短絡導体板５ｂ，５ｃが回路基板２側へ略直角に延出し、また放射導体板５ａの一方の短辺から給電導体板５ｄが回路基板２側へ略直角に延出した形状になっている。短絡導体板５ｂ，５ｃの各先端部は図示せぬスルーホールを介して接地導体層１０に接続されているので、これらの短絡導体板５ｂ，５ｃは放射導体板５ａと接地導体層１０とを橋絡するショートスタブとして機能する。また、給電導体板５ｄの先端部は信号ライン８に接続されており、この給電導体板５ｄを介して放射導体板５ａに５ＧＨｚ帯の高周波信号が給電されるようになっている。
【００１９】
このハイバンド専用アンテナ（逆Ｆ型板金アンテナ）５は、給電時に、垂直偏波と水平偏波を合成した偏波の信号波を放射するので、５ＧＨｚ帯というハイバンドであってもマルチパス干渉の悪影響を低減することができる。また、２本の短絡導体板５ｂ，５ｃが放射導体板５ａに対して非対称な位置に形成されており、各短絡導体板５ｂ，５ｃをそれぞれショートスタブとする周波数の異なる２種類の共振モードが発生するように設定してあるため、このハイバンド専用アンテナ５の帯域幅（共振周波数帯域）は約９００ＭＨｚと広く、極めて広帯域なアンテナとなっている。
【００２０】
このように構成されたアンテナ装置において、２ＧＨｚ帯の信号波を送信する際にはローバンド専用アンテナ４を励振させる。また、２ＧＨｚ帯の信号波を受信する際にはローバンド専用アンテナ４とデュアルバンドアンテナ３のローバンド用放射導体３ａ，３ｂを共に励振させ、ローバンド専用アンテナ４からの受信信号とデュアルバンドアンテナ３からの受信信号を送受信回路にて合成するので、ダイバーシティ効果によって良好な受信感度が得られるようになっている。一方、５ＧＨｚ帯の信号波を送信する際にはハイバンド専用アンテナ５を励振させる。また、５ＧＨｚ帯の信号波を受信する際にはハイバンド専用アンテナ５とデュアルバンドアンテナ３のハイバンド用放射導体３ｄを共に励振させ、ハイバンド専用アンテナ５からの受信信号とデュアルバンドアンテナ３からの受信信号を送受信回路にて合成するので、ダイバーシティ効果によって良好な受信感度が得られるようになっている。
【００２１】
上述したように、本実施形態例に係るアンテナ装置１は、回路基板２上にデュアルバンドアンテナ３とローバンド専用アンテナ４とハイバンド専用アンテナ５を１個ずつ配設して構成され、かつハイバンド専用アンテナ５として垂直偏波と水平偏波を合成した偏波の信号波を放射する逆Ｆ型板金アンテナを使用しているため、マルチパスの影響を受けやすい５ＧＨｚ帯の信号波に対するデュアルバンドアンテナ３の性能が不十分であったとしても、ハイバンド専用アンテナ５によってマルチパス干渉の悪影響を低減することができる。したがって、デュアルバンドアンテナ３の設計を単純化できると共に、２本の短絡導体板５ｂ，５ｃを有するハイバンド専用アンテナ５によって広帯域化や受信感度の向上が実現されることとなり、５ＧＨｚ帯の信号波に対するアンテナ性能を簡単かつ安価に高めることができる。また、このアンテナ装置１は回路基板２上に計３個のアンテナ素子を配設して構成されているので、４個のシングルバンドアンテナを配設する構成に比べてスペースファクタが良好となり、製造コストも低減できる。
【００２２】
また、このアンテナ装置１のデュアルバンドアンテナ３には、互いに線対称な位置関係の一対のローバンド用放射導体３ａ，３ｂが設けてあるので、２ＧＨｚ帯の信号波に対する利得の向上や帯域幅の拡大が実現されている。
【００２３】
また、このアンテナ装置１では、デュアルバンドアンテナ３の信号ライン６に外部アンテナの信号ケ−ブルを接続可能なコネクタ部９が設けてあるので、該アンテナ装置１では十分な利得が得られないときに外部アンテナを活用することができる。したがって、このアンテナ装置１を内蔵している無線ＬＡＮカードをさまざまな環境下で使用することが可能となり、利便性が向上する。さらに、信号ライン６に付設したコネクタ部９に測定装置を接続することによって、送受信回路における２ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の各回路機構部の特性確認が簡単に行えるという利点もある。
【００２４】
なお、上述した実施形態例では、デュアルバンドアンテナ３およびローバンド専用アンテナ４がパターンアンテナの場合について説明したが、パターンアンテナ以外のアンテナ、例えばチップアンテナ等であってもよい。また、ハイバンド専用アンテナ５も、垂直偏波と水平偏波を合成した偏波の信号波を放射するアンテナであれば逆Ｆ型板金アンテナに限定されるものではないが、簡単かつ安価に広帯域化や高利得化が実現できるという観点から、逆Ｆ型板金アンテナが最適と考えられる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２６】
マルチパスの影響を受けやすいハイバンドの信号波に対するデュアルバンドアンテナの性能が不十分であったとしても、逆Ｆ型板金アンテナ等のハイバンド専用アンテナによってマルチパス干渉の悪影響を低減することができるので、高信頼性を確保しつつデュアルバンドアンテナの設計を単純化することができる。また、基板上に計３個のアンテナ素子を配設する構成なので、４個のシングルバンドアンテナを配設する構成に比べてスペースファクタが良好となり、製造コストも低減できる。それゆえ、無線ＬＡＮカード等に内蔵可能な小型で高性能の２共振ダイバーシティアンテナ装置を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例に係る２共振ダイバーシティアンテナ装置の概略平面図である。
【図２】図１に示すデュアルバンドアンテナの平面図である。
【図３】図１に示すハイバンド専用アンテナの斜視図である。
【符号の説明】
１ ２共振ダイバーシティアンテナ装置
２ 回路基板
３ デュアルバンドアンテナ
３ａ，３ｂ ローバンド用放射導体
３ｄ ハイバンド用放射導体
４ ローバンド専用アンテナ
５ ハイバンド専用アンテナ（逆Ｆ型板金アンテナ）
５ａ 放射導体板
５ｂ，５ｃ 短絡導体板
６〜８ 信号ライン
９ コネクタ部
１０ 接地導体層

Claims (5)

1. 同一基板上に、ローバンドの信号波とハイバンドの信号波を選択的に送受信可能なデュアルバンドアンテナと、前記ローバンドの信号波を送受信可能なローバンド専用アンテナと、前記ハイバンドの信号波を送受信可能なハイバンド専用アンテナとを配設し、少なくとも前記ハイバンド専用アンテナが垂直偏波と水平偏波を合成した偏波の信号波を放射するアンテナであることを特徴とする２共振ダイバーシティアンテナ装置。
2. 請求項１の記載において、前記ハイバンド専用アンテナが、前記基板に設けられた接地導体層上に放射導体板を平行に配置して該接地導体層と該放射導体板とを短絡導体板にて橋絡してなる逆Ｆ型板金アンテナであることを特徴とする２共振ダイバーシティアンテナ装置。
3. 請求項２の記載において、前記逆Ｆ型板金アンテナは、前記放射導体板に対して非対称な２箇所にそれぞれ前記短絡導体板を有することを特徴とする２共振ダイバーシティアンテナ装置。
4. 請求項１〜３いずれかの記載において、前記デュアルバンドアンテナが、線対称な位置関係に配置された一対のローバンド用放射導体と、これら両放射導体の対称軸と重なり合うように配置されたハイバンド用放射導体とを備えたパターンアンテナであることを特徴とする２共振ダイバーシティアンテナ装置。
5. 請求項１〜４いずれかの記載において、前記デュアルバンドアンテナが接続されている信号ラインに、外部アンテナの信号ケ−ブルが接続可能なコネクタ部を設けたことを特徴とする２共振ダイバーシティアンテナ装置。

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