JP2005094078A - Flat antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は室内無線LANに対応したパーソナルコンピュータ(パソコン)や、無線ネットワークに対応した家電製品等に用いられる平板状アンテナに関し、特に複数の無線周波数帯域(マルチバンド)に対応した平板状アンテナに関するものである。 The present invention relates to a flat antenna used in personal computers (personal computers) compatible with indoor wireless LANs, home appliances compatible with wireless networks, and the like, and more particularly to a flat antenna compatible with a plurality of radio frequency bands (multiband). It is.
従来、上記の用途のアンテナは、高周波の無線周波数用のものであるので、ロッドアンテナのように長尺のものは必要なく、比較的小型の平板状アンテナが使用される。例えば、ノートブック型のパーソナルコンピュータに用いる場合には、平板状アンテナはディスプレイの筐体の中に取り付けられる。この種の平板状アンテナとして、例えば、長方形の接地基板と、この接地基板の一隅から接地基板と離隔し、且つ接地基板の一辺に平行に延びる1本のアンテナ本体を有する「地板一体型逆Fプリントアンテナ」が知られている(特許文献1)。 Conventionally, since the antenna for the above application is for a high-frequency radio frequency, a long antenna such as a rod antenna is not necessary, and a relatively small flat antenna is used. For example, in the case of use in a notebook personal computer, the flat antenna is attached to the housing of the display. As this type of flat antenna, for example, a “ground plane integrated inverted F” having a rectangular grounding substrate and one antenna body that is separated from the grounding substrate from one corner of the grounding substrate and extends parallel to one side of the grounding substrate. A "print antenna" is known (Patent Document 1).
また、他の従来技術として、矩形のグランド片の一隅からこのグランド片に離隔し、且つグランド片の一辺に平行に延びる単一の放射素子部を有する平板状アンテナが知られている(特許文献2)。
現在、無線LANに対応した規格として、IEEE802があり、そのなかでさらに、それぞれ5GHz、2.5GHzの周波数(バンド)に対応したIEEE802.11a、IEEE802.11bの2種類の規格がある。従って、このIEEE802に適応した製品は、単一のバンドに対応したものより、両方のバンドに対応したタイプが好都合である。 Currently, there is IEEE 802 as a standard corresponding to a wireless LAN, and among these, there are two types of standards, IEEE 802.11a and IEEE 802.11b, corresponding to frequencies (bands) of 5 GHz and 2.5 GHz, respectively. Therefore, the product adapted to IEEE 802 is more convenient to the type corresponding to both bands than the one corresponding to a single band.
しかしながら、上記特許文献1、2に開示された平板状アンテナは、単一のバンドにしか対応しておらず、複数のバンド即ちマルチバンドに対応したものではない。
However, the flat antennas disclosed in
本発明は、上記事情に鑑み、マルチバンドに対応した平板状アンテナを提供することを目的とするものである。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a flat antenna corresponding to multiband.
また、本発明の他の目的は、特に高周波数帯域でインピーダンス整合ができる平板状アンテナを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a flat antenna capable of impedance matching particularly in a high frequency band.
本発明の平板状アンテナは、略矩形の接地平面と、この接地平面の一隅から接地平面の一辺に沿って延出する放射素子部を備えた平板状アンテナにおいて、放射素子部は、互いに平行に延びる複数の放射素子から構成され、一辺と逆側の他辺から放射素子部の延出方向と直交する方向に互いに離隔して延びる複数の切欠により複数の長いスタッドが形成され、隣接する長いスタッド間に長いスタッドと同じ方向に延びる短いスタッドが形成されていることを特徴とするものである。 The flat antenna of the present invention is a flat antenna having a substantially rectangular ground plane and a radiating element extending from one corner of the ground plane along one side of the ground plane. The radiating elements are parallel to each other. Composed of a plurality of extending radiating elements, a plurality of long studs are formed by a plurality of notches extending away from one side opposite to the other side in a direction perpendicular to the extending direction of the radiating element portion, and adjacent long studs A short stud extending in the same direction as the long stud is formed therebetween.
また、長いスタッドの先端および短いスタッドの先端と、一辺からの距離は、それぞれ低い周波数帯域の1/4波長、高い周波数帯域の1/4波長に相当する長さとすることができる。 Further, the distance from the tip of the long stud and the tip of the short stud and one side can be a length corresponding to a quarter wavelength of the low frequency band and a quarter wavelength of the high frequency band, respectively.
上記放射素子部は、2つの放射素子から構成され、一方の放射素子は、一隅で接地平面に連結され、他方の放射素子は、一方の放射素子と接地平面の間で、2つのウェブを介して一方の放射素子に連結されるよう構成することができる。 The radiating element section is composed of two radiating elements. One radiating element is connected to a ground plane at one corner, and the other radiating element is interposed between one radiating element and the ground plane via two webs. And can be configured to be coupled to one of the radiating elements.
本発明の平板状アンテナは、放射素子部が、互いに平行に延びる複数の放射素子から構成され、接地平面の一辺と逆側の他辺から放射素子部の延出方向と直交する方向に互いに離隔して延びる複数の切欠により複数の長いスタッドが形成され、隣接する長いスタッド間に長いスタッドと同じ方向に延びる短いスタッドが形成されているので、マルチバンドに対応した平板状アンテナが得られる。 In the flat antenna of the present invention, the radiating element portion is composed of a plurality of radiating elements extending in parallel with each other, and is separated from the other side opposite to the one side of the ground plane in a direction perpendicular to the extending direction of the radiating element portion. A plurality of long studs are formed by the plurality of cutouts extending, and a short stud extending in the same direction as the long stud is formed between adjacent long studs, so that a flat antenna corresponding to a multiband can be obtained.
また、長いスタッドの先端および短いスタッドの先端と、一辺からの距離が、それぞれ低い周波数帯域の1/4波長、高い周波数帯域の1/4波長に相当する長さとした場合は、低い周波数と、高い周波数の2つのバンドに正確に対応した平板状アンテナとすることができる。 In addition, when the long stud tip and the short stud tip and the distance from one side are respectively the length corresponding to the quarter wavelength of the low frequency band and the quarter wavelength of the high frequency band, the low frequency, A flat antenna that accurately corresponds to two high-frequency bands can be obtained.
上記放射素子部は、2つの放射素子から構成され、一方の放射素子は、一隅で接地平面に連結され、他方の放射素子は、一方の放射素子と接地平面の間で、2つのウェブを介して一方の放射素子に連結されるよう構成されている場合は、適切な帯域幅が得られるとともに、2つのウェブにより他方の放射素子の位置ずれを防止して、位置精度を向上させることができる。 The radiating element section is composed of two radiating elements. One radiating element is connected to a ground plane at one corner, and the other radiating element is interposed between one radiating element and the ground plane via two webs. In the case of being configured to be connected to one of the radiating elements, an appropriate bandwidth can be obtained, and the positional deviation of the other radiating element can be prevented by the two webs, and the positional accuracy can be improved. .
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の平板状アンテナ(以下、単にアンテナという)の平面図である。アンテナ1は、ポリイミドフィルム等の絶縁フィルム上に形成された導体平板を、エッチング等の手法により所定の形状に除去することによって得られる。ここで使用される導体の種類は、銅、銅合金、鉄の薄膜等が考えられる。なお、図の説明にあたり、矢印で示すように、便宜上、接地平面2の辺に沿う互いに直交するX軸方向、Y軸方向を設定し、これを適宜、基準にして説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a plan view of a flat antenna (hereinafter simply referred to as an antenna) of the present invention. The
本発明のアンテナ1は、接地平面2の一隅4からX軸方向に沿って延長部10が直線的に形成され、この延長部10から接地平面2の一辺6に沿って放射素子部8が延出している。放射素子部8は、延長部10の先端から直角に一辺6の略全長に亘って延びる比較的長い放射素子(一方の放射素子)8aと、この放射素子8aに連結部12を介して連結され、放射素子8aと平行に延びる比較的短い放射素子(他方の放射素子)8bとから構成されている。
In the
連結部12は、Y軸方向に沿って離隔した2カ所のウェブ12a、12bから構成されている。各放射素子8a、8bの先端部には一辺6側に向けて突出した矩形の凸部14、16が形成されている。凸部16には同軸ケーブル28が接続される給電点32が形成される(図2)。他方一辺6には、凸部16に対向するように、放射素子8bの先端近傍にX軸に沿って放射素子8aに向けて突出する他の矩形の凸部18が形成されている。この凸部18には、他の給電点34が形成される(図2)。給電点32、34に同軸ケーブル28の導体を接続する場合、図1に示すように同軸ケーブル28の中心導体28aが、凸部16に接続され、接地導体28bが凸部18に接続される。
The connecting
次に接地平面2について説明する。前述の一辺6の逆側となる他辺20からは、X軸に沿って、即ち一辺6側に向けて矩形の複数の切欠22(22a、22b、22c)が形成されている。切欠22a、22cは比較的幅広であり、切欠22bは切欠22a、22cより狭幅である。これらの切欠22により、同じ幅を有する比較的長さの長い凸片即ちスタッド24(24a、24b、24c、24d)が形成される。
Next, the
そして、重要なことは、各切欠22即ち隣接するスタッド24間には、長さの比較的短い凸片即ちスタッド26(26a、26b、26c)がスタッド24と同じ方向に、アンテナ1の一部として一体に形成されている点である。スタッド26a、26cは、比較的幅広であり、スタッド26bは比較的狭幅である。このスタッド24の先端即ち他辺20と一辺6との距離およびスタッド26の先端27と一辺6との距離は、それぞれ、低い周波数帯域の1/4波長、高い周波数帯域の1/4波長に相当する長さとなっている。なお、従来の一般的な接地平面は、図1に他辺20と同じ位置になる仮想線30で示すように、矩形の接地平面である。従って、本発明のアンテナ1は、従来と同じく低い周波数帯に対応しているとともに、短いスタッド26を設けたことにより、高い周波数帯にも対応可能となっている。この事実は、後述する試験データによって裏付けられた。
It is important to note that between each notch 22 or adjacent stud 24, a relatively short convex piece or stud 26 (26a, 26b, 26c) extends in the same direction as the stud 24 and a part of the
このように構成したアンテナ1の構成は、従来の接地平面に切欠22によってスタッド24と26を形成したといえるが、換言すると、比較的小面積の接地平面に複数の長いスタッド24とこれらのスタッド24の間に短いスタッド26を接地平面と一体に突出させたということもできる。
The
次に、アンテナ1の実施例として主要な寸法について説明する。
アンテナ1は、全体として、高さH:30mm、幅W:30mmの略正方形に形成された。スタッド24、26および切欠22の寸法は次の通りである。長いスタッド24の長さL1:18mm、幅W1:4mm、短いスタッド26の長さL2:3mm、スタッド26a、26cの幅W2:3mm、スタッド26bの幅W3:2mm、切欠22a、22cの幅W4:5mm、切欠22bの幅W5:4mm
Next, main dimensions as an embodiment of the
The
次に、放射素子部8の電流の経路について図2を参照して説明する。図2は、放射素子部8を拡大して示すアンテナ1の部分拡大図である。図2中、×で示す部分は、同軸ケーブル28の中心導体28aが接続される給電点32と、接地導体28bが接続される給電点34を表す。なお図2では、同軸ケーブル28は、仮想線で輪郭のみを示している。
Next, a current path of the
給電点32に供給された電流は、2通りの経路を通って接地平面2に流れる。即ち、破線で示す第1の経路36は、放射素子8bおよびウェブ12bを通って放射素子8aの先端の凸部14に流れる。そして、凸部14から対向する接地平面2の一辺6に流れる。また、他方、同様に破線で示された第2の経路38は、放射素子8bの他端から延長部10に近い方の別のウェブ12aを通って、放射素子8a、延長部10を経て接地平面2に流れる。第2の経路38に沿った電流は、第1の経路36に沿った電流の電磁誘導により生じるものである。このような電流経路を形成することにより、適切な周波数帯域幅でインピーダンス整合(インピーダンスマッチング)を行うことができる。前述の凸部14を形成する代わりに、放射素子8aの幅でさらにY軸方向に突出させてもよい。しかし、凸部14にした方が、アンテナ1の外形が所定の寸法の正方形内に収まって、材料取りの効率がよくなる。
The current supplied to the
次に、上記構成のアンテナ1を用いて、2種類の周波数について入力と出力の比を測定した結果について、図3と図4に示す。図3および図4では、横軸に周波数を示し、縦軸にS11絶対値を示している。図3は、周波数が2GHz〜3GHzの比較的低い周波数帯域について、前述の切欠22のない場合と、切欠22がある場合とについて比較試験を行ったものである。図4は、周波数が5GHz〜6GHzの比較的高い周波数帯域について、同様に切欠22のない場合と、切欠22がある場合とについて比較試験を行ったものである。なお、切欠22がある場合とは、短いスタッド26がある場合である。
Next, FIG. 3 and FIG. 4 show the results of measuring the ratio of input to output for two types of frequencies using the
図3および図4中、E+09は、109を表す。また、S[1,1]Magの欄に示された値は、中心導体と接地導体がそれぞれ1つずつ接続された場合の入力、出力の比の大きさを絶対値で表したものであり、単位なしである。図3に示すように、2.5GHz前後の比較的低い周波数帯域では、切欠なしの場合の破線で示すグラフと、切欠ありの場合の実線で示すグラフとは略同じような傾向の曲線を示し、性能上の差はあまりなかった。なお、図3、図4では、S11絶対値の数値が0に近いほどインピーダンス整合がとれていることを表す。 In FIG. 3 and FIG. 4, E + 09 represents 10 9 . The value shown in the column of S [1,1] Mag is the absolute value of the ratio of input and output when one center conductor and one ground conductor are connected. No unit. As shown in FIG. 3, in a relatively low frequency band around 2.5 GHz, the graph shown by the broken line when there is no notch and the curve shown by the solid line when there is a notch show curves with similar tendencies. There was not much difference in performance. 3 and 4, the closer the numerical value of the S11 absolute value is to 0, the more impedance matching is achieved.
他方、図4に示すように周波数の高い領域では、切欠22の有無が性能に大きな差をもたらしていることがわかる。即ち、5GHzから5.5GHzの間でS11絶対値は、切欠ありの場合は、切欠なしの場合よりも0に近くなっており、インピ−ダンス整合の点で性能的に切欠ありの方が上であることがわかる。また、S11絶対値が同じ場合、その値の範囲内にある周波数帯はインピーダンス整合ができる周波数の範囲を示しているので、この図4から、切欠ありの場合の方が広い周波数範囲でインピーダンス整合がとれていることがわかる。例えば、図4に一点鎖線40で示すS11絶対値が約2.5E−01のとき、切欠なしの場合では、約5〜5.2GHzの帯域幅でインピーダンス整合がよくとれている。他方、切欠ありの場合では、約5.1〜5.4GHzの帯域幅に亘って、切欠なしの場合よりインピーダンス整合が概ね良好にとれていることがわかる。また、5.1と5.4GHzの略中間においては、切欠ありの場合(実線)は切欠なしの場合(破線)より遙かにインピ−ダンス整合がとれていることがわかる。このように、短いスタッド26の存在により、5GHzの周波数帯域で良好なインピ−ダンス整合がとれて、2.5GHzの周波数帯の他に、この5GHzの周波数帯でも良好に送受信できることが実証された。
On the other hand, as shown in FIG. 4, it can be seen that the presence or absence of the notch 22 causes a large difference in performance in the high frequency region. In other words, the absolute value of S11 between 5 GHz and 5.5 GHz is closer to 0 when there is a notch than when there is no notch, and is higher in terms of performance in terms of impedance matching. It can be seen that it is. Further, when the absolute values of S11 are the same, the frequency band within the range of the values indicates the frequency range in which impedance matching can be performed. From FIG. 4, it can be seen that impedance matching is performed in a wider frequency range when there is a notch. You can see that For example, when the absolute value of S11 indicated by the alternate long and
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。例えば、給電するための電線として、同軸ケーブルの他にツイストペアケーブルのような他のケーブルを使用してもよい。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described in detail, it cannot be overemphasized that it is not limited to the said embodiment and various deformation | transformation and a change are possible. For example, as a wire for supplying power, other cables such as a twisted pair cable may be used in addition to the coaxial cable.
1 平板状アンテナ
2 接地平面
4 一隅
6 一辺
8 放射素子部
8a、8b 放射素子
12a、12b ウェブ
20 他辺
22 切欠
24 長いスタッド
26 短いスタッド
27 先端
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記放射素子部は、互いに平行に延びる複数の放射素子から構成され、
前記一辺と逆側の他辺から前記放射素子部の延出方向と直交する方向に互いに離隔して延びる複数の切欠により複数の長いスタッドが形成され、隣接する該長いスタッド間に該長いスタッドと同じ方向に延びる短いスタッドが形成されてなることを特徴とする平板状アンテナ。 In a flat antenna having a substantially rectangular ground plane and a radiating element extending from one corner of the ground plane along one side of the ground plane,
The radiating element portion is composed of a plurality of radiating elements extending in parallel with each other,
A plurality of long studs are formed by a plurality of notches extending away from each other in the direction orthogonal to the extending direction of the radiating element portion from the other side opposite to the one side, and the long studs are formed between the adjacent long studs. A flat antenna comprising short studs extending in the same direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007166127A (en) * | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Fujikura Ltd | Antenna |
JPWO2008026587A1 (en) * | 2006-09-01 | 2010-01-21 | 株式会社フジクラ | Antennas and electronics |
JP2010087854A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Fujikura Ltd | Antenna |
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2003
- 2003-09-12 JP JP2003320677A patent/JP2005094078A/en not_active Withdrawn
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JP5276983B2 (en) * | 2006-09-01 | 2013-08-28 | 株式会社フジクラ | Antennas and electronics |
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Legal Events
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