JP2005192050A - Antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンテナに関し、さらに詳しくは、導体板により構成されたり、或いはプリント基板にエッチングにより形成したプリントパターンにより構成された広帯域のアンテナに関するものである。 The present invention relates to an antenna, and more particularly to a broadband antenna configured by a conductive pattern or a printed pattern formed on a printed board by etching.
近年、無線LANの普及により、大規模なオフィスやホットスポットサービス、学校、会社、家庭内といろいろな場所で無線LANが使用され始めている。そのため、デスクトップ(据置き型)パソコンやコピー機、プロジェクタ、プリンタ、テレビ、ビデオなどAV機器にも無線LANの機能が内蔵される傾向がある。しかし、最近では高画質の画像データなど、より大量のデータを高速に無線伝送する技術としてウルトラワイドバンド(以下、UWBと記す)の技術が強く要望されている。このUWBでは2003年12月現在、3.1GHz〜10.6GHzの周波数が用いられることになっており、非常に広帯域のアンテナが必要になる。
さらに、このUWBの無線伝送技術は、前述したデスクトップ(据置き型)パソコンやコピー機、プロジェクタ、プリンタ、テレビ、ビデオなどに搭載される場合、それに用いられるアンテナはコンパクトであることが必須条件である。また、機器への内蔵等を考えると、立体的でなく平面型であるほうが収納しやすいと言える。また指向性についても、対応する機器の置き場所が不特定であるために、方位方向に無指向性の特性を有するアンテナが有利となる。
しかし従来の技術において広帯域、コンパクト、平面型状、無指向性のアンテナはなかなか存在しなかった。例えば、図5に示すようなディスコーンアンテナは、広帯域で無指向性のアンテナとして有名である。このディスコーンアンテナは、導体より構成される円板導体101と、導体より構成される円錐導体102と、同軸ケーブル103より構成される。そして給電は同軸ケーブル103の中心導体104を円板導体101の中心に接続し、同軸ケーブル103の外部導体105を円錐導体102の上部に接続して行われる。なお、ディスコーンアンテナの解説は、アンテナ工学ハンドブック(編者:電子情報通信学会、発行:オーム社、平成3年9月30日第1版第6刷発行)の128ページに記載されている。
Furthermore, this UWB wireless transmission technology requires that the antenna used for the above-described desktop (stationary) personal computer, copy machine, projector, printer, television, video, etc. be compact. is there. Also, considering the built-in in the device, it can be said that it is easier to store the flat type rather than the three-dimensional. As for directivity, an antenna having non-directional characteristics in the azimuth direction is advantageous because the location of the corresponding device is unspecified.
However, in the prior art, there are few wideband, compact, planar, and omnidirectional antennas. For example, a discone antenna as shown in FIG. 5 is well known as a wideband omnidirectional antenna. This discone antenna includes a
しかし、非特許文献1に記載のディスコーンアンテナは広帯域であるが、図5のように立体的であるため、パソコンやAV機器への内蔵には適さないといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、小型にかつ平面的に構成することにより、デスクトップパソコンやビデオやテレビ等のAV機器に内蔵することが可能な、広帯域アンテナを提供することを目的とする。
However, although the discone antenna described in Non-Patent
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a wideband antenna that can be built into an AV device such as a desktop personal computer, a video, or a television by being compact and planar.
本発明はかかる課題を解決するために、請求項1は、三角形の導体板からなる第1の放射素子と、三角形の導体板からなる第2の放射素子と、同軸ケーブル又は平衡2線式ケーブルと、を備えたアンテナであって、前記第1の放射素子の三角形の一辺と前記第2の放射素子の三角形の一辺が平行に、且つ所定の距離を隔てて配置され、前記各放射素子の前記各一辺に前記同軸ケーブルの中心導体と外部導体を接続するか、又は前記各放射素子の前記各一辺に前記平衡2線式ケーブルの信号線を接続することを特徴とする。
本発明のアンテナは導体で構成されており、第1の放射素子と第2の放射素子と同軸ケーブル又は平衡2線式ケーブルから構成されている。即ち、三角形の板状の第1の放射素子と第2の放射素子の三角形の一辺を平行に、且つ所定の間隔を隔てて配置する。そして夫々の三角形の一辺に同軸ケーブルの中心導体と外部導体を接続する。また平衡2線式ケーブルの場合は、夫々の三角形の一辺にケーブルを接続する。
かかる発明によれば、三角形の板状の第1の放射素子と第2の放射素子の三角形の一辺を平行に、且つ所定の間隔を隔てて配置して同軸ケーブル又は平衡2線式ケーブルに接続することで、最低使用周波数の4倍以上の周波数帯域がとれ、小型で薄型の平板状であるため機器の内蔵用に適している。また、同一形状の板金で簡単に構成できるため安価である。更に、放射指向性がほぼ無指向性である。
In order to solve this problem, the present invention provides a first radiating element made of a triangular conductor plate, a second radiating element made of a triangular conductor plate, and a coaxial cable or a balanced two-wire cable. Each of the triangles of the first radiating element and the triangle of the second radiating element are arranged in parallel and spaced apart from each other by a predetermined distance. A central conductor and an outer conductor of the coaxial cable are connected to the one side, or a signal line of the balanced two-wire cable is connected to the one side of each radiating element.
The antenna of the present invention is composed of a conductor, and is composed of a first radiating element, a second radiating element, and a coaxial cable or a balanced two-wire cable. That is, one side of the triangular plate-shaped first radiating element and the second radiating element are arranged in parallel and at a predetermined interval. Then, the central conductor and the outer conductor of the coaxial cable are connected to one side of each triangle. In the case of a balanced two-wire cable, the cable is connected to one side of each triangle.
According to this invention, one side of the triangle of the triangular plate-like first radiating element and the second radiating element is arranged in parallel at a predetermined interval and connected to the coaxial cable or the balanced two-wire cable. By doing so, a frequency band of four times or more of the lowest usable frequency can be obtained, and since it is a small and thin flat plate shape, it is suitable for incorporation of equipment. Moreover, since it can be easily configured with sheet metal having the same shape, it is inexpensive. Furthermore, the radiation directivity is almost omnidirectional.
請求項2は、前記第1の放射素子及び第2の放射素子の導体板の形状が正三角形であることを特徴とする。
三角形の形状が正三角形の場合、各辺の長さが等しいため、組立時に同軸ケーブル又は平衡2線式ケーブルを接続する辺を意識して組み立てる必要が無くなり組立性が向上する。
かかる発明によれば、第1の放射素子及び第2の放射素子の導体板の形状が正三角形であるので、組立性が向上し、組立コストを安くすることができる。
請求項3は、平板状の導体板からなる第1の放射素子と、平板状の導体板からなる第2の放射素子と、同軸ケーブル又は平衡2線式ケーブルと、を備えたアンテナであって、前記第1の放射素子の導体板の一辺と前記第2の放射素子の導体板の一辺が平行に、且つ所定の距離を隔てて配置され、前記各放射素子の前記各一辺に前記同軸ケーブルの中心導体と外部導体を接続するか、又は前記各放射素子の前記各一辺に前記平衡2線式ケーブルの信号線を接続することを特徴とする。
請求項1では第1の放射素子と第2の放射素子の形状を三角形の導体板としているが、第1と第2の放射素子の形状を平板状の導体板としても略同じ特性のアンテナを構成することができる。
かかる発明によれば、第1と第2の放射素子の形状を平板状の導体板とするので、形状に幅を持たせることができ、内蔵する機器に合わせて形状を決定することができる。
請求項4は、前記第1の放射素子及び第2の放射素子は、三角形、少なくとも二つの辺が平行な多角形、又は打ち抜き部を備えた三角形の環状導体板であることを特徴とする。
第1の放射素子及び第2の放射素子の形状は、三角形、多角形又は三角形の環状導体板でも構わない。そして多角形の場合は1箇所は平行な部分を有する物であれば良い。
かかる発明によれば、第1の放射素子及び第2の放射素子の形状は三角形、少なくとも1箇所は平行な部分を有する多角形、又は打ち抜き部を備えた三角形の環状導体板であるので、1枚の板金をくり抜くことで第1の放射素子と第2の放射素子を同時に、または簡単に製造することができ、製造コストを安価にすることができる。
According to a second aspect of the present invention, the shape of the conductive plates of the first radiating element and the second radiating element is an equilateral triangle.
When the shape of the triangle is a regular triangle, the lengths of the sides are equal, so that it is not necessary to assemble while considering the side where the coaxial cable or the balanced two-wire cable is connected, and the assemblability is improved.
According to this invention, since the shape of the conductor plate of the first radiating element and the second radiating element is an equilateral triangle, the assembling property can be improved and the assembling cost can be reduced.
In
According to this invention, since the shape of the first and second radiating elements is a flat conductor plate, the shape can be widened, and the shape can be determined according to the built-in equipment.
According to a fourth aspect of the present invention, the first radiating element and the second radiating element are triangular conductor plates having a triangle, a polygon having at least two sides parallel to each other, or a punched portion.
The shape of the first radiating element and the second radiating element may be a triangular, polygonal or triangular annular conductor plate. And in the case of a polygon, one place should just be a thing which has a parallel part.
According to this invention, since the shape of the first radiating element and the second radiating element is a triangle, a polygon having at least one parallel portion, or a triangular annular conductor plate having a punched portion, By punching out the sheet metal, the first radiating element and the second radiating element can be manufactured simultaneously or simply, and the manufacturing cost can be reduced.
請求項5は、板状の導体板からなる第1の放射素子と、板状の導体板からなる第2の放射素子と、マイクロストリップ線路と、誘電体基板とを備えたアンテナであって、前記第1の放射素子、第2の放射素子及びマイクロストリップ線路が前記誘電体基板上にプリントパターンとして形成され、前記第1の放射素子と第2の放射素子は、夫々を構成する導体板の各一辺同士が平行となるように前記誘電体基板の表裏に配置され、当該導体板の一辺に前記マイクロストリップ線路を接続し、当該導体板の他の一辺に前記マイクロストリップ線路のグランド導体を接続したことを特徴とする。
導体部品を組合わせて本発明のアンテナを構成しても良いが、最も小型に薄く構成するにはプリント基板上にパターン化してアンテナを構成するのが良い。本発明はこの発想からプリント基板の表裏面に各放射素子を設け、同軸ケーブルの代わりにマイクロストリップ線路を形成して給電を行うものである。
かかる発明によれば、プリント基板の表裏面に各放射素子を設け、同軸ケーブルの代わりにマイクロストリップ線路を形成して給電を行うので、アンテナを小型に且つ薄く構成することができ、各放射素子の位置関係を固定化することができる。
請求項6は、前記第1の放射素子と第2の放射素子の形状は三角形、少なくとも1箇所は平行な部分を有する多角形、又は打ち抜き部を備えた三角形の環状導体板であることを特徴とする。
第1の放射素子と第2の放射素子の形状は、三角形、多角形又は三角形の環状導体板でも構わない。そして多角形の場合は1箇所は平行な部分を有する物であれば良い。
かかる発明によれば、第1の放射素子と第2の放射素子の形状は三角形、少なくとも1箇所は平行な部分を有する多角形、又は打ち抜き部を備えた三角形の環状導体板であるので、パターン設計を容易とすることができる。
Although the antenna of the present invention may be configured by combining conductor parts, the antenna may be configured by patterning on a printed circuit board in order to make it the smallest and thin. In the present invention, power is supplied by providing each radiating element on the front and back surfaces of a printed circuit board from this idea and forming a microstrip line instead of a coaxial cable.
According to this invention, since each radiating element is provided on the front and back surfaces of the printed circuit board and a microstrip line is formed instead of the coaxial cable to perform power feeding, the antenna can be made small and thin, and each radiating element Can be fixed.
The shape of each of the first radiating element and the second radiating element is a triangle, a polygon having at least one parallel portion, or a triangular annular conductor plate having a punched portion. And
The shapes of the first radiating element and the second radiating element may be triangular, polygonal or triangular annular conductor plates. And in the case of a polygon, one place should just be a thing which has a parallel part.
According to this invention, the shape of the first radiating element and the second radiating element is a triangle, a polygon having at least one parallel portion, or a triangular annular conductor plate having a punched portion. Design can be facilitated.
請求項1の発明によれば、三角形の板状の第1の放射素子と第2の放射素子の三角形の一辺を平行に、且つ所定の間隔を隔てて配置して同軸ケーブル又は平衡2線式ケーブルに接続することで、最低使用周波数の4倍以上の周波数帯域がとれ、小型で薄型の平板状であるため機器の内蔵用に適している。また、同一形状の板金で簡単に構成できるため安価である。
また請求項2では、第1の放射素子及び第2の放射素子の導体板の形状が正三角形であるので、組立性が向上し、組立コストを安くすることができる。
また請求項3では、第1と第2の放射素子の形状を平板状の導体板とするので、形状に幅を持たせることができ、内蔵する機器に合わせて形状を決定することができる。
また請求項4では、第1の放射素子及び第2の放射素子の形状は三角形、少なくとも1箇所は平行な部分を有する多角形、又は打ち抜き部を備えた三角形の環状導体板であるので、1枚の板金をくり抜くことで第1の放射素子と第2の放射素子を同時に、または簡単に製造することができ、製造コストを安価にすることができる。
また請求項5では、プリント基板の表裏面に各放射素子を設け、同軸ケーブルの代わりにマイクロストリップ線路を形成して給電を行うので、アンテナを小型に且つ薄く構成することができ、各放射素子の位置関係を固定化することができる。
また請求項6では、第1の放射素子と第2の放射素子の形状は三角形、少なくとも1箇所は平行な部分を有する多角形、又は打ち抜き部を備えた三角形の環状導体板であるので、パターン設計を容易とすることができる。
According to the first aspect of the present invention, one side of the triangle of the triangular plate-like first radiating element and the second radiating element is arranged in parallel and at a predetermined interval, so that the coaxial cable or the balanced two-wire system is used. By connecting to a cable, it is possible to obtain a frequency band that is at least four times the minimum operating frequency, and because it is a small and thin flat plate, it is suitable for incorporation in equipment. Moreover, since it can be easily configured with sheet metal having the same shape, it is inexpensive.
According to the second aspect of the present invention, since the shape of the conductive plate of the first radiating element and the second radiating element is an equilateral triangle, the assembling property can be improved and the assembling cost can be reduced.
According to the third aspect of the present invention, since the first and second radiating elements are flat conductor plates, the shape can be widened and the shape can be determined in accordance with the built-in equipment.
Further, in
Further, in
Further, in claim 6, since the shape of the first radiating element and the second radiating element is a triangle, a polygon having at least one parallel portion, or a triangular annular conductor plate having a punched portion, Design can be facilitated.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1は、本発明の第1の実施例によるアンテナの斜視図である。このアンテナは、正三角形の導体板から構成される第1の放射素子1と、同じく正三角形の導体板から構成される第2の放射素子2と、同軸ケーブル3とを備えて構成される。そして第1の放射素子1の一辺1aと第2の放射素子2の一辺2aは略平行に対向するように配置され、且つ所定の距離を隔てて配置される。そして第1の放射素子1の一辺1aが同軸ケーブル3の中心導体4に接続されている。また第2の放射素子2の一辺2aが同軸ケーブル3の外部導体5に接続された構造となっている。
通常は、第1の放射素子1と第2の放射素子2は線対称の関係になっているが、電気的な整合の特性上の都合から、大きさや形状が異なり、線対称とならない場合もある。また第1の放射素子1及び第2の放射素子2は、通常、薄い導体の板で構成される。具体的には、厚さ0.1〜2mm程度の銅板、真鍮板やアルミ板などが用いられる。これらの金属板には防錆のために、メッキや塗装が施される。尚、図の例では第1の放射素子1の一辺1aが同軸ケーブル3の中心導体4に接続され、第2の放射素子2の一辺2aが同軸ケーブル3の外部導体5に接続されているが、逆でも構わない。また、同軸ケーブル3の代わりに平衡2線式ケーブル(図示せず)を使用しても良い。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .
FIG. 1 is a perspective view of an antenna according to a first embodiment of the present invention. The antenna includes a first radiating
Normally, the
図2は、本発明の第1の実施例のアンテナの寸法関係を示す説明図である。図2において、第1の放射素子1の高さhの寸法は、最低使用周波数の波長λLの0.25倍程度に選ばれる。またhの寸法は、三角形の形状にもより、0.2〜0.3倍程度の幅で最適な整合点が得られやすい。同様に、横幅S1についても、λLの0.2〜0.25倍程度に選ばれることが多い。さらに、残り2辺の寸法S2及びS3についても、λLの0.2〜0.25倍程度に選ばれることが多い。また第2の放射素子2の寸法も前述したように、概ね、第1の放射素子1と同程度の寸法に選ばれることが多い。また、第1の放射素子1と第2の放射素子2の給電点6の位置は、中心線7からdの位置で表現すると、dがS1の1/6程度に選ばれることが多い。さらに、第1の放射素子1と第2の放射素子2の間隔S4は、λLの0.03倍程度に選ばれることが多い。またS4も本発明のアンテナの整合状態の影響が大きく、0.02〜0.05倍程度の範囲で調整されることが多い。
図3は、本発明によるアンテナの第1の放射素子1と第2の放射素子2の形状のバリエーションを示したものである。図では右側を第1の放射素子、左側を第2の放射素子とする。(a)は、それぞれの放射素子の三角形の一部a1、a2を一箇所だけ切り欠いた形状である。(b)は、それぞれの放射素子の三角形の一部b1、b3及びb2、b4を二箇所切り欠いた形状である。(c)は、横長の二等辺三角形を用いた場合である。(d)は、縦長の二等辺三角形を用いた場合である。(e)は、直角三角形を用いた場合である。(f)は、鈍角三角形を用いた場合である。(g)は、それぞれの放射素子の三角形の内側を一箇所だけ三角形g1、g2の打ち抜き部を有する形状である。(h)は、三角形の内側を一箇所だけ楕円形h1、h2の打ち抜き部を有する形状である。尚、(a)の辺a3、a4と、(b)の辺b5、b6はそれぞれ平行になるように配置される。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the dimensional relationship of the antenna of the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the dimension of the height h of the
FIG. 3 shows variations in the shapes of the
図4は、本発明によるアンテナの第2の実施形態を示す斜視図である。原理的には、図1のアンテナをプリント基板を用いて構成したものであり、同軸ケーブルの代わりにマイクロストリップ線路を用いた構造となっている。プリント基板40の表面には、外形が三角形の導体から構成される第1の放射素子41が配置されている。第1の放射素子41は給電部43より、導体から構成されるマイクロストリップライン45に接続されている。またプリント基板40の裏面には、外形が三角形の導体から構成される第2の放射素子42が配置されている。第2の放射素子42は給電部44より、導体から構成されるマイクロストリップライン46に接続されている。
さらにマイクロストリップライン45と46は、その軸方向の中心線がほぼ一致している関係となっており、マイクロストリップの平衡2線伝送線路を構成している。なお、一般には平衡2線伝送線路では給電の都合上不便であるため、不平衡の同軸ケーブルで給電できるようにテーパ47を設けて、不平衡なマイクロストリップ伝送線路に変換している。尚、平衡2線伝送線路で給電する方が都合がよい場合は、テーパ47は不要である。
以上、説明したように、第1の放射素子41および第2の放射素子42を三角形または少なくても1箇所は平行な部分を有する多角形の導体板で構成し、第1の放射素子41と第2の放射素子42とを線対称に配置した構造とすることにより、非常に広帯域な特性のアンテナを実現することができる。この場合、VSWRが3以下であれば、最低使用周波数の4倍以上の周波数帯域がとることが可能である。
FIG. 4 is a perspective view showing a second embodiment of the antenna according to the present invention. In principle, the antenna of FIG. 1 is configured using a printed circuit board, and has a structure using a microstrip line instead of a coaxial cable. On the surface of the printed
Furthermore, the
As described above, the
1 第1の放射素子、2 第2の放射素子、3 同軸ケーブル、4 同軸ケーブルの中心導体、5 同軸ケーブルの外部導体、6 給電部、7 中心線、40 プリント基板、41 第1の放射素子、42 第2の放射素子、43 給電部、44 給電部、45 マイクリストリップライン、46 マイクロストリップライン、47 テーパ、101 円板、102 円錐、103 同軸ケーブル、104 同軸ケーブルの中心導体、105 同軸ケーブルの外部導体
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1の放射素子の三角形の一辺と前記第2の放射素子の三角形の一辺が平行に、且つ所定の距離を隔てて配置され、前記各放射素子の前記各一辺に前記同軸ケーブルの中心導体と外部導体を接続するか、又は前記各放射素子の前記各一辺に前記平衡2線式ケーブルの信号線を接続することを特徴とするアンテナ。 An antenna comprising a first radiating element made of a triangular conductor plate, a second radiating element made of a triangular conductor plate, and a coaxial cable or a balanced two-wire cable,
One side of the triangle of the first radiating element and one side of the triangle of the second radiating element are arranged in parallel and at a predetermined distance, and a central conductor of the coaxial cable is arranged on each side of the radiating element. And an external conductor, or a signal line of the balanced two-wire cable is connected to each side of each radiating element.
前記第1の放射素子の導体板の一辺と前記第2の放射素子の導体板の一辺が平行に、且つ所定の距離を隔てて配置され、前記各放射素子の前記各一辺に前記同軸ケーブルの中心導体と外部導体を接続するか、又は前記各放射素子の前記各一辺に前記平衡2線式ケーブルの信号線を接続することを特徴とするアンテナ。 An antenna including a first radiating element made of a flat conductor plate, a second radiating element made of a flat conductor plate, and a coaxial cable or a balanced two-wire cable,
One side of the conductor plate of the first radiating element and one side of the conductor plate of the second radiating element are arranged in parallel and at a predetermined distance, and the coaxial cable is disposed on each side of the radiating element. A center conductor and an external conductor are connected, or a signal line of the balanced two-wire cable is connected to each side of each radiating element.
前記第1の放射素子、第2の放射素子及びマイクロストリップ線路が前記誘電体基板上にプリントパターンとして形成され、前記第1の放射素子と第2の放射素子は、夫々を構成する導体板の各一辺同士が平行となるように前記誘電体基板の表裏に配置され、当該導体板の一辺に前記マイクロストリップ線路を接続し、当該導体板の他の一辺に前記マイクロストリップ線路のグランド導体を接続したことを特徴とするアンテナ。 An antenna comprising a first radiating element made of a plate-like conductor plate, a second radiating element made of a plate-like conductor plate, a microstrip line, and a dielectric substrate,
The first radiating element, the second radiating element, and the microstrip line are formed as a printed pattern on the dielectric substrate, and the first radiating element and the second radiating element are conductor plates constituting each of them. Arranged on the front and back of the dielectric substrate so that each side is parallel, the microstrip line is connected to one side of the conductor plate, and the ground conductor of the microstrip line is connected to the other side of the conductor plate An antenna characterized by.
6. The shape of each of the first radiating element and the second radiating element is a triangle, a polygon having at least one parallel portion, or a triangular annular conductor plate having a punched portion. Antenna described in.
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