JP2006115182A - パターンアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 メアンダラインからなる放射導体の小型化を損なわずに広帯域化を実現できるパターンアンテナを提供すること。
【解決手段】 プリント基板２の表面に、接地導体パターン６と、メアンダ状に延びる放射導体３と、放射導体３の基端部に接続された給電ライン４とが形成されているパターンアンテナにおいて、接地導体パターン６に、一端が開口端５ａで他端が閉塞端５ｂとなっているスロット５を開設し、閉塞端５ｂ近傍を給電ライン４に近接させて電磁結合させることによりスロット５が励振されるようにした。スロット５は、例えば、開口端５ａを有し放射導体３の長手方向に沿って延びる第１スロット部７と、閉塞端５ｂを有し第１スロット部７よりも短寸で給電ライン４へ向かって延びる第２スロット部８とを連通させた略Ｌ字形状に開設すればよいが、第１スロット部７のみからなる形状にすることも可能である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば無線ＬＡＮカードなどに搭載されて好適で、プリント基板に形成されたメアンダ状に延びる放射導体の基端部に給電ラインが接続されているパターンアンテナに関する。

無線ＬＡＮカードなどに内蔵されるアンテナは小型かつ薄型でなければならないため、従来より、プリント基板の表面に接地導体パターンやメアンダラインからなる放射導体を形成して該放射導体を励振させるという構造のパターンアンテナが広く採用されている。この種のパターンアンテナは、基端部に給電点を有する放射導体がメアンダ状に蛇行しながら延びているため、放射導体を流れる高周波電流の経路長を確保しつつ該放射導体の長手寸法を抑えることができ、かつ放射導体がパターニングされているプリント基板の誘電体材料等によって波長短縮効果が期待できることから、アンテナ全体の小型化が図りやすいという利点を有している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１４２９３１（第２−３頁、図１）

上述したように、放射導体がメアンダラインとして形成されているパターンアンテナは、該放射導体の長手寸法を抑えた小型化が図りやすいため、例えば無線ＬＡＮカードなどの一隅に容易に形成することができる。しかしながら、この種のパターンアンテナにおいて放射導体を小型化していくと狭帯域化が次第に顕著になってくるので、これまでは、所要の帯域幅を確保するために放射導体の小型化をある程度犠牲にしなければならなかった。また、放射導体の小型化が不可欠な場合には、広帯域化の要望に応えられないという問題があった。

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、メアンダラインからなる放射導体の小型化を損なわずに広帯域化が実現できるパターンアンテナを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明では、プリント基板に、接地導体パターンと、メアンダ状に延びる放射導体と、該放射導体の基端部に接続された給電ラインとを形成すると共に、前記接地導体パターンに一端を開口して直線状に延びるスロットを前記放射導体の長手方向に沿って開設し、このスロットの他端側の閉塞端を前記給電ラインに近接させることにより、該スロットの閉塞端近傍が前記給電ラインと電磁結合して励振されるように構成した。

このように接地導体パターンに開設したスロットの閉塞端近傍を給電ラインと電磁結合させることによって、放射導体だけでなく該スロットも励振させることが可能となるため、該スロットの全長を適宜選択してその共振周波数を放射導体の共振周波数と若干異ならせておくことにより、パターンアンテナの使用可能な周波数範囲（帯域幅）を広げることができる。その際、該スロットのうち放射導体の長手方向に沿って直線状に延びる部分で生成される電界の向きは、放射導体で生成される電界の向きに対して直交することになるので、両者の相互干渉によって広帯域化が阻害される虞はない。

かかる構成のパターンアンテナは、例えば、前記給電ラインが前記放射導体の基端部から該放射導体の突出方向と逆向きの直線状に延出形成されていると共に、前記スロットが、前記放射導体の長手方向に沿って直線状に延びる第１スロット部と、この第１スロット部から屈曲して前記給電ラインへ向かって延びる第２スロット部とからなり、前記第１スロット部が前記第２スロット部よりも長く設定されていることが好ましい。

このように給電ラインが放射導体の基端部から該放射導体の突出する向きとは逆向きの直線状に延出形成されている場合には、スロットを第１および第２スロット部からなる略Ｌ字形等の形状に開設しておくことにより、第１スロット部の周囲の接地導体パターンと放射導体との間に所要の距離を確保しつつ、第２スロット部の閉塞端近傍を給電ラインに近接させて確実に電磁結合させることができる。その際、第２スロット部で生成される電界の向きを放射導体で生成される電界の向きに対して直交させることはできないが、第２スロット部は励振時のスロットの磁界領域にあって長さも第１スロット部に比して短いため、広帯域化に支障をきたさない程度に電界の相互干渉を抑制することができる。

また、かかる構成のパターンアンテナは、例えば、前記スロットが全長に亘って前記放射導体の長手方向に沿って直線状に延びていると共に、前記給電ラインが前記放射導体の基端部から屈曲した経路に沿って延びて前記スロットの閉塞端近傍を通過するように構成にしておくことが好ましい。

このように給電ラインを略Ｌ字形等の屈曲した経路に沿って形成できる場合には、スロットが全長に亘り放射導体の長手方向に沿って直線状に延びる形状であっても、該スロットの周囲の接地導体パターンと放射導体との間に所要の距離を確保しつつ、該スロットの閉塞端近傍を給電ラインに近接させて確実に電磁結合させることができるため、該スロットで生成される電界と放射導体で生成される電界との相互干渉を回避できて広帯域化が容易に実現できる。

本発明のパターンアンテナによれば、接地導体パターンに開設したスロットの閉塞端近傍を給電ラインと電磁結合させることによって該スロットを励振させることができるため、該スロットの全長を適宜選択してその共振周波数を放射導体の共振周波数と若干異ならせておくことにより、使用可能な周波数範囲を広げて広帯域化を図ることができる。しかも、該スロットのうち放射導体の長手方向に沿って直線状に延びる部分で生成される電界の向きは、放射導体で生成される電界の向きに対して直交することになるので、両者の相互干渉によって広帯域化が阻害される虞はない。したがって、メアンダラインからなる放射導体の小型化を損なわずにパターンアンテナの広帯域化が実現できる。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施形態例に係るパターンアンテナを備えた無線ＬＡＮカードの要部平面図、図２は該無線ＬＡＮカードの図１に対応する裏面図、図３は該パターンアンテナの周波数に応じたリターンロスを示す特性図である。

図１および図２に示すパターンアンテナは、無線ＬＡＮカード１のプリント基板２の一隅に放射導体３や給電ライン４をパターニングすると共に、スロット５を有する接地導体パターン６をプリント基板２の前記一隅を除く広い領域にパターニングして概略構成されている。

図１に示すように、放射導体３と給電ライン４はプリント基板２の片面に形成されている。放射導体３はメアンダ状に延びる線状導体（メアンダライン）として形成されており、この放射導体３の基端部に給電ライン４が接続されている。給電ライン４は、放射導体３の基端部から該放射導体３が突出する向きとは逆向きの直線状に延出形成されたマイクロストリップ線路であり、給電ライン４の延出方向の先端部は図示せぬ給電回路に接続されている。

図２に示すように、接地導体パターン６はプリント基板２の他面に広く形成されているが、放射導体３の側方に接地導体パターン６を近付け過ぎると所望のアンテナ特性が得られないため、放射導体３の存するプリント基板２の一隅の方形領域２ａには接地導体パターン６は形成されていない。この接地導体パターン６には方形領域２ａの近傍に、該方形領域２ａの長辺と短辺に沿って略Ｌ字形に延びるスロット５が開設されており、スロット５の一端は開口端５ａで他端は閉塞端５ｂとなっている。このスロット５は、開口端５ａを有して放射導体３の長手方向（方形領域２ａの長辺方向）に沿って直線状に延びる第１スロット部７と、閉塞端５ｂを有して第１スロット部７と直交する方向（方形領域２ａの短辺方向）に沿って直線状に延びる第２スロット部８とで構成されており、両スロット部７，８は略Ｌ字形に連通されている。また、第１スロット部７は第２スロット部８に比べて十分に長く設定されており、かつ、第２スロット部８はプリント基板２の反対側の面に形成されている給電ライン４と重なり合う直前の位置まで延出されている。つまり、スロット５の閉塞端５ｂ近傍で接地導体パターン６が給電ライン４と対向させてあり、これにより給電時に閉塞端５ｂ近傍を給電ライン４と電磁結合させることができるようになっている。

このように本実施形態例に係るパターンアンテナは、接地導体パターン６に開設したスロット５の閉塞端５ｂ近傍が給電ライン４と電磁結合されるように構成してあるため、放射導体３だけでなくスロット５も励振させることができる。その結果、このパターンアンテナは図３に示すように、二つの共振点を有することになって、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数範囲（帯域幅）が大幅に拡大している。また、スロット５が第１および第２スロット部７，８からなる略Ｌ字形に開設されているため、第１スロット部７の周囲の接地導体パターン６と放射導体３との間に所要の距離を確保しつつ、第２スロット部８の閉塞端５ｂ近傍を給電ライン４に近接させて確実に電磁結合させることができる。しかも、スロット５の第１スロット部７で生成される電界の向きは、放射導体３で生成される電界の向きに対して直交することになるので、両者の相互干渉によって広帯域化が阻害される虞はない。なお、第２スロット部８で生成される電界の向きは放射導体３で生成される電界の向きと同じになってしまうが、この第２スロット部８は励振時のスロット５の磁界領域にあって長さも第１スロット部７に比べると十分に短いため、第２スロット部８で生成される電界が広帯域化に悪影響を及ぼす可能性は小さい。

図４は本発明の第２実施形態例に係るパターンアンテナを備えた無線ＬＡＮカードの要部平面図であり、図１および図２と対応する部分には同一符号を付してある。

本実施形態例が前述した第１実施形態例と相違する点は給電ライン４およびスロット５の形状であり、それ以外の構成は基本的に同じである。すなわち、図４に示すパターンアンテナでは、給電ライン４が略Ｌ字形に屈曲した経路に沿って形成されているため、スロット５を略Ｌ字形に形成しなくても閉塞端５ｂ近傍に給電ライン４を配置させる構成が可能となっている。このように本実施形態例においては、スロット５がその開口端５ａから閉塞端５ｂに至る全長に亘って放射導体３の長手方向に沿って直線状に延びるノッチ状に形成されており、このスロット５の閉塞端５ｂ近傍の接地導体パターン６が給電ライン４と対向している。これにより、スロット５の周囲の接地導体パターン６と放射導体３との間に所要の距離を確保しつつ、スロット５の閉塞端５ｂ近傍を給電ライン４に近接させて確実に電磁結合させることができるため、スロット５で生成される電界と放射導体３で生成される電界との相互干渉を回避できて広帯域化が容易に実現できる。

図５は本発明の第３実施形態例に係るパターンアンテナを備えた無線ＬＡＮカードの要部平面図であり、図１および図２と対応する部分には同一符号を付してある。

本実施形態例が前述した第１実施形態例と相違する点は、プリント基板２の片面に放射導体３とスロット５を形成し、プリント基板２の他面に給電ライン４を形成したことにあり、それ以外の構成は基本的に同じである。すなわち、図５に示すパターンアンテナでは、プリント基板２の片面に形成された放射導体３の基端部と、プリント基板２の他面に形成された給電ライン４とが、スルーホール９を介して接続されていると共に、プリント基板２の前記片面に形成された接地導体パターン６に、方形領域２ａの長辺に沿って延びる第１スロット部７と方形領域２ａの短辺に沿って延びる第２スロット部８とからなるスロット５が開設されている。そして、第２スロット部８はプリント基板２の前記他面に形成されている給電ライン４と重なり合う直前の位置まで延出されているので、スロット５の閉塞端５ｂ近傍で接地導体パターン６と給電ライン４とが対向しており、これにより給電時に閉塞端５ｂ近傍を給電ライン４と電磁結合させることができる。

なお、上述した各実施形態例では、パターンアンテナがモノポール型の場合について例示したが、放射導体３の基端近傍の適宜箇所を接地導体パターン６と短絡させることによって、逆Ｆ型のパターンアンテナとしてもよい。

本発明の第１実施形態例に係るパターンアンテナを備えた無線ＬＡＮカードの要部平面図である。 該無線ＬＡＮカードの図１に対応する裏面図である。 該パターンアンテナの周波数に応じたリターンロスを示す特性図である。 本発明の第２実施形態例に係るパターンアンテナを備えた無線ＬＡＮカードの要部平面図である。 本発明の第３実施形態例に係るパターンアンテナを備えた無線ＬＡＮカードの要部平面図である。

符号の説明

１ 無線ＬＡＮカード
２ プリント基板
２ａ 方形領域
３ 放射導体
４ 給電ライン
５ スロット
５ａ 開口端
５ｂ 閉塞端
６ 接地導体パターン
７ 第１スロット部
８ 第２スロット部
９ スルーホール

Claims (3)

1. プリント基板に、接地導体パターンと、メアンダ状に延びる放射導体と、該放射導体の基端部に接続された給電ラインとを形成すると共に、前記接地導体パターンに一端を開口して直線状に延びるスロットを前記放射導体の長手方向に沿って開設し、このスロットの他端側の閉塞端を前記給電ラインに近接させることにより、該スロットの閉塞端近傍が前記給電ラインと電磁結合して励振されるように構成したことを特徴とするパターンアンテナ。
2. 請求項１の記載において、前記給電ラインが前記放射導体の基端部から該放射導体の突出方向と逆向きの直線状に延出形成されていると共に、前記スロットが、前記放射導体の長手方向に沿って直線状に延びる第１スロット部と、この第１スロット部から屈曲して前記給電ラインへ向かって延びる第２スロット部とからなり、前記第１スロット部が前記第２スロット部よりも長く設定されていることを特徴とするパターンアンテナ。
3. 請求項１の記載において、前記スロットが全長に亘って前記放射導体の長手方向に沿って直線状に延びていると共に、前記給電ラインが前記放射導体の基端部から屈曲した経路に沿って延びて前記スロットの閉塞端近傍を通過するようにしたことを特徴とするパターンアンテナ。
   

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