JP2007195001A - Planar antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話などのマイクロ波帯の通信機器に使用する小型の平面アンテナに関する。 The present invention relates to a small planar antenna for use in microwave band communication equipment such as a mobile phone.
従来、携帯電話などのマイクロ波帯の通信機器には伸縮式の棒状アンテナが主アンテナとして使用され、内部に補助アンテナを備える２アンテナ方式が採用されてきた。主アンテナである棒状アンテナは、利得や指向性などのアンテナの性能は設計する上において確立された技術があり、ラジオや無線機などに広く使用されており、最近は携帯電話などのマイクロ波帯の通信機器に使用されている。この棒状アンテナは地面に対してアンテナを垂直に立て、最大長に伸ばしたときに最大の受信感度が得られるようになっているところが、待ち受け時には棒状アンテナを収納し、かつ、任意の向きに置かれるため、待ち受け時の受信感度は理想状態とはいえず、内部に補助アンテナを備えて、これを補うものである。この棒状アンテナの代表的なものとして、ダイポールアンテナがあり、１／４波長の長さの金属を２本対向させる構成である。このダイポールアンテナは、平衡型アンテナであり、周囲の電子回路に対する独立性が高く、優れたアンテナとして広く採用されてきた。 Conventionally, a telescopic rod antenna has been used as a main antenna in microwave band communication equipment such as a mobile phone, and a two-antenna system having an auxiliary antenna inside has been adopted. The main antenna, the rod-shaped antenna, has a well-established technology for designing antenna performance such as gain and directivity, and is widely used in radios and radios. Used in communication equipment. This rod-shaped antenna stands upright with respect to the ground and is designed to obtain the maximum reception sensitivity when it is extended to the maximum length. Therefore, the reception sensitivity at the time of standby is not an ideal state, and an auxiliary antenna is provided inside to compensate for this. A typical example of the rod-shaped antenna is a dipole antenna, which has a structure in which two metals having a quarter wavelength are opposed to each other. This dipole antenna is a balanced antenna, has high independence with respect to surrounding electronic circuits, and has been widely adopted as an excellent antenna.
しかしながら、上述した従来のダイポールアンテナは、アンテナの全長が波長の１／２の長さを必要とするため、携帯電話などの小型の携帯機器には使いにくいという問題があった。また、この小型の携帯機器のアンテナに接続する回路は５０オームや７５オームの不平衡の同軸ケーブルのため、平衡型のダイポールアンテナから不平衡の同軸ケーブルに接続するためには、インピーダンスをマッチングさせるため平衡−不平衡変換器であるバランなどを必要とし、部品点数が増えるというという問題もあった。さらに、グランド部と回路基板に半田付け位置が制約されるため、限られた面積の中で微細な電気的な接続作業を行なうことは簡単な作業でなく熟練した作業者を必要としていた。 However, the above-described conventional dipole antenna has a problem that it is difficult to use for a small portable device such as a cellular phone because the total length of the antenna needs to be ½ of the wavelength. In addition, the circuit connected to the antenna of this small portable device is an unbalanced coaxial cable of 50 ohms or 75 ohms, and impedance is matched in order to connect from a balanced dipole antenna to an unbalanced coaxial cable. Therefore, there is a problem that a balun, which is a balanced-unbalanced converter, is required, and the number of parts increases. Further, since the soldering position is restricted between the ground portion and the circuit board, it is not a simple work but a skilled worker is required to perform a fine electrical connection work within a limited area.
そこで、この問題を解決するものとして、より小型のモノポールアンテナと補助アンテナが使用されるようになってきた。このような２アンテナ方式を採用した携帯電話を特許文献１に示す。この特許文献１の携帯電話に使用されている棒状アンテナは、一般的に１／４波長モノポールアンテナと称される主アンテナであり、図示しない板バネなどで回路基板に接続されるものである。また、板バネの代わりにスプリングピンを使用する場合もある。この携帯電話に使用されている補助アンテナ（副アンテナ）は逆Ｆ型アンテナと称されるアンテナであり、金属板をプレス加工などにより所定の形状に形成したものであり、図示しない給電点とグランド部が突起部により回路基板に接続されるものである。
しかしながら、上述した特許文献１に示す携帯電話のアンテナは不平衡アンテナであるため、十分大きなグランド面積を必要し（理想的には無限大）、回路基板とも所定の間隔距離が必要になり、機器の小型化の妨げになること。グランド面積が十分でないと、グランドから電磁波が放射され、指向性などのアンテナ性能に影響を受けること。しかも、この漏洩電磁波は人体との関係でさらに電磁特性において複雑な影響を与えるものであった。従って、前述の待ち受け時の問題と共に人体の影響などもあり、設計上の理想的な使用
状態とはほど遠い状態となっていた。そして、この携帯電話のアンテナは小型であるため、グランド部と回路基板に半田付け位置が制約されるため、限られた面積の中で微細な電気的な接続作業を行なうことは簡単な作業でなく熟練した作業者を必要としていた。
However, since the antenna of the mobile phone shown in Patent Document 1 described above is an unbalanced antenna, it requires a sufficiently large ground area (ideally infinite) and requires a predetermined distance from the circuit board. Obstructing the miniaturization of If the ground area is not sufficient, electromagnetic waves will be radiated from the ground and affected by antenna performance such as directivity. In addition, this leaked electromagnetic wave has a more complicated influence on the electromagnetic characteristics in relation to the human body. Accordingly, the above-mentioned standby problem and the influence of the human body have caused the situation to be far from the ideal use state in design. And since the antenna of this mobile phone is small, the soldering position is restricted to the ground part and the circuit board, so it is easy to perform fine electrical connection work in a limited area. There was no need for skilled workers.
本発明は、上述した従来の問題に鑑みなされたもので、性能的に優れた平衡アンテナのでありながら必需品であった追加部品の平衡−不平衡変換器を必要としないので、コストアップなく小型化が可能であり、しかも、小型の携帯機器に使用してもグランドの影響や電磁波漏洩の影響がない平衡アンテナである平面アンテナを提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and does not require an additional balanced / unbalanced converter, which is an essential component even though it is a balanced antenna with excellent performance. In addition, the present invention provides a planar antenna that is a balanced antenna that is not affected by ground or electromagnetic wave leakage even when used in a small portable device.
本発明は、上記課題を解決するため、金属板より形成した放射エレメントとグランド面からなる二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称にし、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナとし、前記二つのアンテナエレメントのそれぞれの中間部に対向する凸状部を有する平面アンテナであって、前記一方の側のアンテナエレメントの凸状部に給電点を設定して同軸ケーブルの芯線の先端部を接続し、前記他方の側のアンテナエレメントの凸状部に前記同軸ケーブルのシールド外被の先端部を接続し、前記同軸ケーブルを前記他方の側のアンテナエレメントの上を引回し、前記同軸ケーブルのシールド外被の基端部を前記二つのアンテナエレメントの接続部中央に接続し、前記同軸ケーブルの他方の側のアンテナエレメント上の引き回した長さを同調する周波数の波長の略１／４に設定したことを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention has two antenna elements that are made by combining two radiating elements formed of a metal plate and two inverted F antennas composed of a ground plane so as to be symmetrical on the ground plane and removing the ground plane. A planar antenna having a convex portion facing each intermediate portion of the two antenna elements, wherein a feeding point is set on the convex portion of the antenna element on one side Connect the tip of the core of the coaxial cable, connect the tip of the shield jacket of the coaxial cable to the convex portion of the antenna element on the other side, and connect the coaxial cable to the antenna element on the other side. And connect the base end portion of the shield jacket of the coaxial cable to the center of the connection portion of the two antenna elements. Is characterized in that the lead length of the antenna element side is set to substantially one fourth of the wavelength of a tuned frequency.
また、本発明の平面アンテナは、前記凸状部に前記エレメントと同一方向の枝状部を形成し、前記アンテナエレメントは複数の周波数に共振することを特徴としている。 The planar antenna according to the present invention is characterized in that a branch-like portion in the same direction as the element is formed on the convex portion, and the antenna element resonates at a plurality of frequencies.
また、本発明は、放射エレメントとグランド面からなる二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称にし、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナとし、前記二つのアンテナエレメントのそれぞれの中間部に対向する凸状部を有する平面アンテナを両面銅張積層板の表面に形成し、前記両面銅張積層板の裏面であって給電側エレメントとグランド側エレメントの裏面に、導体パターンを形成し、前記導体パターンが前記給電側エレメント裏面から給電側エレメントの凸状部裏面を通って、前記導体パターンと前記給電側エレメントとを電磁的に結合し、更に、前記グランド側エレメントの凸状部裏面に抜け、前記グランド側エレメント裏面を引き回して、前記二つのエレメントの接続部中央まで延長し、この点で前記二つのエレメントと前記導体パターン間で給電し、前記グランド側エレメントの凸状部から給電部までの長さを同調周波数の略１／４に設定したことを特徴とするものである。 The present invention also provides two balanced F antennas, each composed of a radiating element and a ground plane, which are symmetrical on the ground plane, and the ground plane is removed to form a single balanced antenna having two antenna elements. A planar antenna having a convex portion facing each intermediate portion of the two antenna elements is formed on the surface of the double-sided copper-clad laminate, and is the back side of the double-sided copper-clad laminate and the back side of the power feeding side element and the ground side element A conductive pattern is formed, the conductive pattern passes from the back surface of the power supply side element through the convex portion back surface of the power supply side element, electromagnetically couples the conductor pattern and the power supply side element, and further, the ground Pull out to the back of the convex part of the side element, route the back of the ground side element to the center of the connection part of the two elements In this respect, power is fed between the two elements and the conductor pattern, and the length from the convex portion to the power feeding portion of the ground side element is set to approximately 1/4 of the tuning frequency. Is.
また、本発明の平面アンテナは、前記導体パターンと前記給電側エレメントをスルーホールなどによって電気的に結合することを特徴としている。 The planar antenna of the present invention is characterized in that the conductor pattern and the power feeding side element are electrically coupled by a through hole or the like.
また、本発明の平面アンテナは、前記アンテナエレメントパターンに枝状部を形成し、前記アンテナエレメントは複数の周波数に共振することを特徴としている。 The planar antenna of the present invention is characterized in that a branch portion is formed in the antenna element pattern, and the antenna element resonates at a plurality of frequencies.
さらに、本発明の平面アンテナは、前記アンテナエレメントパターンがメアンダライン状に形成してあることを特徴とするものである。 Furthermore, the planar antenna of the present invention is characterized in that the antenna element pattern is formed in a meander line shape.
本発明の平面アンテナは上述のように構成されたことにより、比較的簡単な構造のグランドレスのアンテナで平衡−不平衡変換器の機能を構成することができるので、別体の平衡−不平衡変換器が必要なく、コストアップすることなく小型化が可能となる。
また、本発明の平面アンテナはグランドレスの構造のため、回路基板のグランド板の影響や人体とグランド板に生じる指向性の変化もない高性能のアンテナを実現できる。
さらに、本発明の平面アンテナは平衡型アンテナであるので、漏洩電磁波の影響が少なく、回路基板の重なり多くして配設することができるのでデッドスペースを減らし、平面アンテナを搭載する携帯電話などの携帯機器を小型化することが可能となる。
Since the planar antenna of the present invention is configured as described above, the function of the balanced-unbalanced converter can be configured by a groundless antenna having a relatively simple structure. A converter is not necessary and downsizing is possible without increasing costs.
In addition, since the planar antenna of the present invention has a groundless structure, it is possible to realize a high-performance antenna that is free from the influence of the ground plate of the circuit board and the directivity change that occurs between the human body and the ground plate.
Furthermore, since the planar antenna of the present invention is a balanced antenna, it is less affected by leakage electromagnetic waves and can be arranged with a large amount of overlapping circuit boards, thereby reducing dead space and providing a cellular phone equipped with a planar antenna. A portable device can be downsized.
本発明に係る平面アンテナの最良の形態について図を参照して説明する。図１は本発明に係る平面アンテナの第１の実施の形態を示す平面図、図２は本発明に係る平面アンテナの第２の実施の形態を示す平面図、図３は本発明に係る平面アンテナの第３の実施の形態を示す平面図、図４は本発明に係る平面アンテナの第４の実施の形態を示す平面図、図５は本発明に係る平面アンテナの第５の実施の形態を示す平面図、図６は本発明に係る平面アンテナの第６の実施の形態を示す平面図、図７は図６の平面アンテナの実装状態を示す斜視図、図８は本発明に係る平面アンテナの第７の実施の形態を示す平面図、図９は図８の平面アンテナの実装状態を示す斜視図である。 The best mode of the planar antenna according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a planar antenna according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a second embodiment of the planar antenna according to the present invention, and FIG. 3 is a plane according to the present invention. FIG. 4 is a plan view showing a fourth embodiment of the planar antenna according to the present invention, and FIG. 5 is a fifth embodiment of the planar antenna according to the present invention. FIG. 6 is a plan view showing a sixth embodiment of a planar antenna according to the present invention, FIG. 7 is a perspective view showing a mounted state of the planar antenna of FIG. 6, and FIG. 8 is a plan view according to the present invention. 9 is a plan view showing a seventh embodiment of the antenna, and FIG. 9 is a perspective view showing a mounting state of the planar antenna of FIG.
本発明の第１の実施の形態に係る平面アンテナＡは、携帯電話などの補助アンテナとして使用されるもので、図１に示すように、金属板より形成した放射エレメントとグランド面からなる二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称にし、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナとしたものである。この平面アンテナＡは、略コ字状に形成された金属板の中間部にそれぞれ対向する凸状部４，５を有しており、中心線の一方の側を給電側エレメント２とし、他方をグランド側エレメント３とした平面アンテナとしてなり、この平面アンテナに接続される同軸ケーブル６の芯線６ａの先端部を前記給電側エレメント２の凸状部４にＰ点（給電点）で接続し、前記同軸ケーブル６のシールド外被６ｂの先端部を前記グランド側エレメント３の凸状部５にＱ点で接続している。そして、この同軸ケーブル６をグランド側エレメント３に沿って引き回し、前記平面アンテナの基端部の中心線近傍で前記同軸ケーブル６のシールド外被６ｂとアンテナエレメントをＳ点で接続したものである。
The planar antenna A according to the first embodiment of the present invention is used as an auxiliary antenna for a mobile phone or the like. As shown in FIG. 1, the planar antenna A includes two radiating elements formed of a metal plate and a ground plane. Inverted F antennas are combined and symmetrical on the ground plane, and the ground plane is removed to form a single balanced antenna having two antenna elements. This planar antenna A has convex
この平面アンテナＡに使用される金属板は、アルミなどの導電性が優れた金属材料より所定の形状にプレス加工などにより形成したものである。そして、この金属板の寸法は、使用する周波数により決定されるもので、その波長λに対してＲ−Ｓ間の長さが略１／４になるように設計されている。また、同軸ケーブル６は外部に接続される回路基盤や機器のインピーダンスに合わせ、５０オーム系または７５オーム系を使用するものである。
この同軸ケーブル６の芯線６ａの先端部は給電側エレメント２の凸状部４にＰ点において半田付けなどで接続され、同軸ケーブル６のシールド外被６ｂはＳ点で給電側エレメント２と半田付けなどで接続されている。この同軸ケーブル６がグランド側エレメント３上に沿って引き回わされ、Ｑ−Ｓ間の長さが共振する周波数の波長の略１／４になるように設定されている。
The metal plate used for the planar antenna A is formed by pressing or the like into a predetermined shape from a metal material having excellent conductivity such as aluminum. And the dimension of this metal plate is determined by the frequency to be used, and is designed so that the length between R and S is about 1/4 with respect to the wavelength λ. The
The tip of the
このように構成された平面アンテナＡは、本来不平衡の逆Ｆアンテナが給電側エレメント２とグランド側エレメント３を向かい合わせに接続することにより平衡型のアンテナになる。従って、給電側エレメント２とグランド側エレメント３には同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、接続点Ｓより先の同軸ケーブル６のシールド外被６ｂには電流が流れず、平衡−不平衡の変換が可能になる。
従来であれば、平衡型アンテナから受信回路までの信号伝送に同軸ケーブルを使用すると同軸ケーブルのシールド外被に電流が流れて漏洩電磁波を生じ、アンテナの効率が低下するので、平衡−不平衡変換器を必要としたが、図面に示す平面アンテナＡは、変換器を必要とせず、しかも、金属板が略１／４波長の大きさでよいので、小型化が可能となる。
The planar antenna A configured in this manner becomes a balanced antenna by connecting the feeding-
Conventionally, if a coaxial cable is used for signal transmission from a balanced antenna to a receiving circuit, a current flows through the shield jacket of the coaxial cable, causing leakage electromagnetic waves, and the efficiency of the antenna is reduced. However, the planar antenna A shown in the drawing does not require a converter, and the metal plate may be approximately ¼ wavelength in size, so that the size can be reduced.
さらに、この平面アンテナＡの構造は、対称構造であるため、グランドを必要としない。従来、逆Ｆ型アンテナに必要とされてきた広いグランド面を必要とせず、略１／４波長に相当する面積の金属板を使用するのみであるので、大幅な小型化が実現できる。 Furthermore, since the structure of the planar antenna A is a symmetrical structure, no ground is required. Since a wide ground plane that has been conventionally required for an inverted F-type antenna is not required, and a metal plate having an area corresponding to approximately ¼ wavelength is used, a significant reduction in size can be realized.
次に、本発明の平面アンテナの第２の実施の形態について図２を参照して説明する。この平面アンテナＢは、平面アンテナＡと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、平面アンテナＡは単一の周波数に対応するものであるが、平面アンテナＢは複数（２周波数）に対応するものである。尚、平面アンテナＡと同一部材については同一符号を付して詳細な説明を省略する。 Next, a planar antenna according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The planar antenna B is used as an auxiliary antenna for a mobile phone or the like, as with the planar antenna A. The planar antenna A corresponds to a single frequency, but there are a plurality of planar antennas B (two frequencies). ). The same members as those of the planar antenna A are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この平面アンテナＢは、図２に示すように、略コ字状に形成された金属板の中間部に対向する凸状部を備えて、中心線の一方の側を給電側エレメント２とし、他方をグランド側エレメント３とした平面アンテナにおいて、前記給電側エレメント２と前記グランド側エレメント３のそれぞれの凸状部４，５に、前記給電側エレメント２と前記グランド側エレメント３と同一方向の枝状部７，８を形成したものである。
As shown in FIG. 2, the planar antenna B includes a convex portion facing the middle portion of a substantially U-shaped metal plate, and one side of the center line serves as a power
また、この平面アンテナＢに接続される同軸ケーブル６は、平面アンテナＡと同様に、芯線６ａの先端部を前記給電側エレメント２の凸状部４に接続し、同軸ケーブル６のシールド外被６ｂの先端部をグランド側エレメント３の凸状部５に接続しており、同軸ケーブル６をグランド側エレメント３に沿って引き出し、平面アンテナの基端部の中心線近傍で同軸ケーブル６のシールド外被６ｂとアンテナエレメントが接続されている。
Further, the
このように構成された平面アンテナＢは、給電側エレメント２のＲ−Ｓ間の寸法は、使用される第１の周波数に同調するように設計されるもので、その波長λに対してＲ−Ｓ間の長さが略１／４波長になるように設計されている。また、枝状部７のＴ点よりＵ点を経てＳ点に至る寸法は第２の周波数に同調するように長さが略１／４波長に設計されるものである。この平面アンテナＢのアンテナエレメントが２つの寸法を備えことにより、２つの周波数に使用できるものである。さらに、詳述しないが、３つ以上の複数の周波数に使用する場合は、枝状部を増やして、それぞれの周波数に合う寸法に設定すれば、複数の周波数に使用できるのは勿論である。
The planar antenna B configured as described above is designed so that the dimension between R and S of the power
また、この平面アンテナＢに使用される同軸ケーブル６は、平面アンテナＡと同様に、外部に接続される回路基盤や機器のインピーダンスに合わせ、５０オーム系または７５オーム系が使用されるものである。この同軸ケーブル６の芯線６ａの先端部は給電側エレメント２の凸状部４にＰ点で半田付けなどで接続され、同軸ケーブル６のシールド外被６ｂはＳ点で給電側エレメント２と半田付けなどで接続されている。そして、この同軸ケーブル６がグランド側エレメント３上に沿って引き回わされ、Ｑ−Ｓ間の長さが共振する周波数の波長の略１／４になるように設定されている。
The
また、この平面アンテナＢは、平面アンテナＡと同様に、給電側エレメント２とグランド側エレメント３を向かい合わせに接続することにより平衡型のアンテナになるものである。従って、給電側エレメント２とグランド側エレメント３には同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、接続点Ｓより先の同軸ケーブル６のシールド外被６ｂには電流が流れず、平衡−不平衡の変換が可能になる。従って、特性インピーダンスを整合するための平衡−不平衡変換器を必要とせず、余分な部品の追加がないので、構造が簡単になると共にコストアップを避けることができる。
The planar antenna B, like the planar antenna A, becomes a balanced antenna by connecting the power
さらに、この平面アンテナＢの構造は、対称構造になっているからグランドを必要としない。従来、逆Ｆ型アンテナに必要とされてきた広いグランド面を必要とせず、１／４波長に相当する面積の金属板を使用するのみであるので、大幅な小型化が実現できるものである。 Furthermore, since the structure of the planar antenna B is a symmetrical structure, no ground is required. Since a wide ground plane, which has conventionally been required for an inverted-F antenna, is not used, and only a metal plate having an area corresponding to a quarter wavelength is used, a significant reduction in size can be realized.
次に、本発明の平面アンテナの第３の実施の形態について図３を参照して説明する。この平面アンテナＣは、平面アンテナＡと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、単一の周波数に対応するものである。尚、平面アンテナＡと同一部材については同一符号を付して詳細な説明を省略する。 Next, a third embodiment of the planar antenna of the present invention will be described with reference to FIG. The planar antenna C is used as an auxiliary antenna for a cellular phone or the like, like the planar antenna A, and corresponds to a single frequency. The same members as those of the planar antenna A are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この平面アンテナＣは、図３（ａ）に示すように、両面銅張積層板１０の一方の面に給電側エレメントの一部１２とグランド側エレメント１３を形成し、図３（ｂ）に示すように、両面銅張積層板１０の他方の面に給電側エレメントの一部１７として導体パターンであるマイクロストリップライン１６を形成するものである。給電側エレメントは給電側エレメントの一部１２および１７をスルーホールで電気的に接続することによって構成され、このＦ字状の給電側エレメントとＦ字状のグランド側エレメント１３はこの平衡アンテナの中央で接続されている。
As shown in FIG. 3A, the planar antenna C has a
この平面アンテナＣへの給電は、同軸ケーブル（図示せず）をＳＭＡコネクタ１９に接続することによって行なわれる。このコネクタ１９の給電ピンは導体パターンであるマイクロストリップライン１６に電気的に接続され、コネクタ１９のグランドは、グランド側エレメント１３に電気的に接続される。これら同軸ケーブル、ＳＭＡコネクタ１９、マイクロストリップライン１６の特性インピーダンスは５０オームまたは７５オーム系に統一される。ここではマイクロストリップライン１６の先端までは給電線路として働き、原理的な給電は給電側エレメントの凸状部１７ａとグランド側エレメントの凸状部１３ａの境目で行なわれる。
The power supply to the planar antenna C is performed by connecting a coaxial cable (not shown) to the
また、マイクロストリップライン１６は、表側のグランド側エレメント１３の中央位置を通るように設計されている。このマイクロストリップライン１６の長さは、略１／４波長になるように設定されている。
The
このように構成された平面アンテナＣは、平衡型のアンテナとなるので、給電側エレメントとグランド側エレメント１３の接続部には、同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、ＳＭＡコネクタ１９より先の同軸ケーブル（図示せず）のシールド外被には電流が流れず、平衡−不平衡の変換が可能になる。従って、平衡−不平衡変換器を必要とせず、余分な部品の追加がないので、構造が簡単になると共にコストアップを避けることができるものである。
Since the planar antenna C configured in this way is a balanced antenna, a reverse current of the same magnitude flows through the connection portion between the power supply side element and the
さらに、この平面アンテナＣの構造は、従来の逆Ｆ型アンテナに必要とされた比較的大きな面積の金属のグランド面が不要となり、大幅な小型化が実現できるものである。 Further, the structure of the planar antenna C eliminates the need for a metal ground plane having a relatively large area, which is required for the conventional inverted-F antenna, and can achieve a significant reduction in size.
次に、本発明の平面アンテナの第４の実施の形態について図４を参照して説明する。この平面アンテナＤは、平面アンテナＣと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、単一の周波数に対応する。 Next, a fourth embodiment of the planar antenna of the present invention will be described with reference to FIG. The planar antenna D is used as an auxiliary antenna for a mobile phone or the like, similarly to the planar antenna C, and corresponds to a single frequency.
この平面アンテナＤは、図４（ａ）に示すように、両面プリント基板である両面銅張積層板２０の片面に給電側エレメント２２およびグランド側エレメント２３を形成し、他方部分は、銅箔を剥離した誘電体面２５を形成して上下対称型のＦ型アンテナとし、給電側エレメント２２とグランド側エレメント２３は、略コ字状に形成された上下対称に形成し、給電側エレメント２２とグランド側エレメント２３の中間部に対向する２つの凸状部を給電点としたものである。
As shown in FIG. 4 (a), the planar antenna D has a
また、図４（ｂ）に示すように、この両面銅張積層板２０の裏面に形成された誘電体面２５の導体パターン部分はマイクロストリップライン２６であり、このマイクロストリップライン２６は、基端部２６ａより前記グランド側エレメント２３の中心部を通るグランド部２６ｂと、前記凸状部２２ａ，２３ａを通る立上部２６ｃと、前記給電側エレメント２２まで形成された引き回し部２６ｄから構成されている。そして、マイクロストリップライン２６以外の導体面はエッチングで除去され、絶縁板の誘電体面２５となっている。
Further, as shown in FIG. 4B, the conductor pattern portion of the dielectric surface 25 formed on the back surface of the double-sided copper clad
この平面アンテナＤへの給電は、平面アンテナＣと同様に、ＳＭＡコネクタ２９を介して行われている。さらにマイクロストリップライン２６と給電パターン２２の電磁的結合はマイクロストリップライン２６と給電側エレメント２２の電磁的なカップリングを利用して行われる。そのため、両面銅張積層板２０の裏側に形成されマイクロストリップライン２６は、表側のグランド側エレメント２３と給電側エレメント２２の中央位置を通るように設計されている。また、マイクロストリップライン２６は、表側のグランド側エ
レメント２３の中央位置を通るように設計されている。このマイクロストリップライン２６のＳＭＡコネクタ接続部からグランド側エレメントの凸状部先端までの長さは略１／４波長になるように設定されている。
The power supply to the planar antenna D is performed through the
このように構成された平面アンテナＤは、給電側エレメント２２とグランド側エレメント２３の接続部、すなわち、ＳＭＡコネクタ２９のグランドには同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、平衡−不平衡の変換が可能になる。従って、特性インピーダンスを整合するための平衡−不平衡変換器を別途必要とせず、余分な部品の追加がないので、構造が簡単になると共にコストアップを避けることができるものである。
In the planar antenna D configured in this manner, a reverse current of the same magnitude flows in the connection portion of the power
さらに、この平面アンテナＤの構造は、従来の逆Ｆ型アンテナに必要とされた大きな面積の金属のグランド面が不要となり、大幅な小型化が実現できるものである。 Furthermore, the structure of the planar antenna D eliminates the need for a large-area metal ground plane required for the conventional inverted-F antenna and can achieve a significant reduction in size.
次に、本発明の平面アンテナの第５の実施の形態について図５を参照して説明する。この平面アンテナＥは、平面アンテナＤと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、単一の周波数に対応するものである。 Next, a fifth embodiment of the planar antenna of the present invention will be described with reference to FIG. The planar antenna E is used as an auxiliary antenna for a mobile phone or the like, like the planar antenna D, and corresponds to a single frequency.
この平面アンテナＥは、図５に示すように、コ字状に形成された金属板３１の中間部に対向する凸状部３４，３５を形成し、中心線の一方の側を給電側エレメント３２とし、他方をグランド側エレメント３３としたもので、給電側エレメント３２とグランド側エレメント３３をメアンダライン状に形成している。給電側エレメント３２はこのメアンダライン状により導体間の距離Ｒ−Ｓは金属板の直線距離ｙよりも長く形成することができる。このことは即ち、所定の周波数に対して必要とされる金属板の直線の寸法を短くできることであり、平面アンテナをより小型化ができる。
As shown in FIG. 5, the planar antenna E has
また、この平面アンテナＥに接続される同軸ケーブル３６の芯線３６ａの先端部は、給電側エレメント３２の凸状部３４にＰ点で接続し、同軸ケーブル３６のシールド外被３６ｂの先端部をグランド側エレメント３３の凸状部３５にＱ点で接続している。この同軸ケーブル３６はグランド側エレメント３３に沿って引き出されており、この平面アンテナの基端部の中心線近傍のＳ点で同軸ケーブル３６のシールド外被３６ｂと金属板３１が半田付けで接続されている。この同軸ケーブル３６の芯線３６ａの先端部の接続位置Ｐ点と基端部の接続位置Ｓ点との距離は、略１／４波長になるように設定されるものである。
Further, the tip of the
このように構成された平面アンテナＥは、給電側エレメント３２とグランド側エレメント３３の接続部には同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、Ｓ点よりアンテナと反対側の同軸外被には電流が流れず、平衡−不平衡の変換が可能になる。従って、平衡−不平衡変換器を必要とせず、余分な部品の追加がないので、構造が簡単になると共にコストアップを避けることができるものである。
In the planar antenna E configured in this way, a reverse current of the same magnitude flows in the connecting portion between the power
次に、本発明の平面アンテナの第６の実施の形態について図６，７を参照して説明する。この平面アンテナＦは、平面アンテナＦと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、単一の周波数に対応するものである。 Next, a sixth embodiment of the planar antenna of the present invention will be described with reference to FIGS. The planar antenna F is used as an auxiliary antenna for a mobile phone or the like, like the planar antenna F, and corresponds to a single frequency.
この平面アンテナＦは、図６（ａ）に示すように、両面銅張積層板５０の一方の面に給電側エレメントの一部５２とグランド側エレメント５３を形成し、図６（ｂ）に示すように、両面銅張積層板５０の他方の面に給電側エレメントの一部５５として導体パターンであるマイクロストリップライン５６を形成するものである。給電側エレメントは給電側エレメントの一部５２および５５をスルーホールで電気的に接続することによって構成され、このＦ字状の給電側エレメントとＦ字状のグランド側エレメント５３はこの平衡アンテナの中央で接続されている
As shown in FIG. 6A, the planar antenna F is formed with a
また、両面銅張積層板５０の給電側エレメントの一部５５と同じ面には、図６（ｂ）に示すように、マイクロストリップライン５６と外部へ接続するために形成された接続パターン５７があり、接続パターン５７には導通するための接地ピン５７ａが形成されている。そして、マイクロストリップライン５６と接続パターン５７には外部と接続するための接続部材である給電ピン５８と接地ピン５９が取り付けられている。
Further, as shown in FIG. 6B, a
また、給電ピン５８により給電されるマイクロストリップライン５６は、特性インピーダンスが所定の値（５０オームまたは７５オーム）を持つようにマイクロストリップライン５６の幅を設定する。そして、マイクロストリップライン５６によりグランド側エレメント５３に給電できるようになっている。同軸ケーブルの外被がグランドとなる。
Further, the width of the
このように構成された平面アンテナＦは、平面アンテナＡ〜Ｅと同様に、マイクロストリップライン５６の距離を調整することにより、平衡−不平衡変換機能を備え、追加の平衡−不平衡変換部品などを必要とせず、小型化が図れると共にコストアップを回避することができる。そして、平面アンテナＦは、平衡型アンテナ機能により、不平衡型の逆Ｆアンテナのように、外部の回路基板や人体の影響から生じる指向性の変化がないものである。
Similarly to the planar antennas A to E, the planar antenna F configured as described above has a balance-unbalance conversion function by adjusting the distance of the
このように構成された平面アンテナＦは、図７に示すように、携帯電話のアンテナとして使用される。同図において、平面アンテナＦはメインのプリント基板Ｐに対して所定の距離保持して固定される。その保持方法としては、平面アンテナＦを携帯電話器の筐体に取り付けたり、埋め込んだりする方法やスペーサを介して保持する方法などがある。プリント基板Ｐは、平面アンテナＦに対向する面は高周波回路に形成され、裏面のグランド面に形成され、必要な部品実装されている。そして、平面アンテナＦに取り付けられた給電ピン５８と接続ピン５９がプリント基板Ｐに接続され、給電されるもので
ある。
The planar antenna F configured in this way is used as an antenna of a mobile phone as shown in FIG. In the figure, the planar antenna F is fixed to the main printed circuit board P while being held at a predetermined distance. As the holding method, there are a method of attaching or embedding the planar antenna F to the casing of the mobile phone, a method of holding it through a spacer, and the like. The printed circuit board P has a surface facing the planar antenna F formed in a high-frequency circuit, formed on the ground surface on the back surface, and mounted with necessary components. The
このように配設された平面アンテナＦは、図７に示すように、平面アンテナＦの下半分がプリント基板Ｐと重なり合っても、平面アンテナＦのＶＳＷＲに悪影響を与えないものである。これにより、従来、ＶＳＷＲの悪化の原因となるアンテナとプリント基板の重なりを避けるために、プリント基板の上部の回路を除去してアンテナを配置する方法を採らなくてもよいので、プリント基板からアンテナのための除去するスペースが部分的に不要になり、その分だけ小型化ができるものである。 As shown in FIG. 7, the planar antenna F arranged in this way does not adversely affect the VSWR of the planar antenna F even if the lower half of the planar antenna F overlaps the printed circuit board P. Thus, conventionally, in order to avoid the overlap between the antenna and the printed circuit board which causes the deterioration of the VSWR, it is not necessary to take a method of removing the circuit on the printed circuit board and arranging the antenna. The space to be removed is partially unnecessary, and the size can be reduced accordingly.
また、この平面アンテナＦは、プリント基板Ｐと全く重ねない場合はＶＳＷＲに影響がないのは勿論であるが、平面アンテナＦとプリント基板Ｐを重ねる量を増やしていっても、平面アンテナＦの半分を重ねた位置まではＶＳＷＲが変化しない。従って、比較的広い面積のアンテナをブリント基板に実装することが可能となる。 In addition, when the planar antenna F does not overlap with the printed circuit board P, the VSWR is not affected. However, even if the amount of the planar antenna F and the printed circuit board P is increased, The VSWR does not change until the half is overlapped. Accordingly, it is possible to mount an antenna having a relatively large area on the blind substrate.
次に、本発明の平面アンテナの第６の実施の形態について図８，９を参照して説明する。この平面アンテナＧは、平面アンテナＦと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、複数（２周波）の周波数に対応するものである。 Next, a sixth embodiment of the planar antenna of the present invention will be described with reference to FIGS. The planar antenna G is used as an auxiliary antenna for a mobile phone or the like, similar to the planar antenna F, and corresponds to a plurality of (two frequencies) frequencies.
この平面アンテナＧは、図８（ａ）に示すように、両面銅張積層板６０の一方の面に給電側エレメントの一部６２とグランド側エレメント６３を形成し、図６（ｂ）に示すように、両面銅張積層板６０の他方の面に給電側エレメントの一部６５として導体パターンであるマイクロストリップライン６６を形成するものである。給電側エレメントは給電側エレメントの一部６２および６５をスルーホールで電気的に接続することによって構成され、このＦ字状の給電側エレメントとＦ字状のグランド側エレメント６３はこの平衡アンテナの中央で接続されている。上半分には第１の周波数に共振する第１周波数エレメント６２が形成され、下半分には第２の周波数に共振する第２周波数エレメント６３が形成されている。
As shown in FIG. 8A, the planar antenna G is formed with a feeding
また、裏面は、図８（ｂ）に示すように、前記第２周波数エレメント６３側に形成されたマイクロストリップライン６６と、このマイクロストリップライン６６の先端に接続され前記第１周波数エレメント６２側に形成された給電側エレメントの一部６５と、外部へ接続するために形成された接続パターン６７が形成されている。このマイクロストリップライン６６と接続パターン６７には外部と接続するための接続部材である給電ピン６８と接地ピン６９が取り付けられている。６７aは短絡ピンである。
Further, as shown in FIG. 8B, the back surface is connected to the
また、給電ピン６８により給電されるマイクロストリップライン６６は、特性インピーダンスが所定の値（５０オームまたは７５オーム）を持つように、マイクロストリップライン６６の幅を設定する。
Further, the width of the
このように構成された平面アンテナＧは、平面アンテナＡ〜Ｆと同様に、マイクロストリップライン６６の距離を調整することにより、平衡−不平衡変換機能を備え、追加の平衡−不平衡変換部品などを必要とせず、小型化が図れると共にコストアップを回避することができる。そして、この平面アンテナＧは、平衡型のアンテナ機能により、不平衡型の逆Ｆアンテナのように、外部の回路基板や人体の影響から生じる指向性の変化がないものである。
Similarly to the planar antennas A to F, the planar antenna G configured as described above has a balanced-unbalanced conversion function by adjusting the distance of the
このように構成された平面アンテナＧは、図９に示すように、携帯電話のアンテナとして使用される。同図において、平面アンテナＧはメインのプリント基板Ｐに対して所定の距離保持して固定される。その保持方法としては、平面アンテナＨを携帯電話器の筐体に取り付けたり、埋め込んだりする方法やスペーサを介して保持する方法などがある。プリント基板Ｐは、平面アンテナＧに対向する面は高周波回路が形成され、裏面にグランド面に形成され、必要な部品実装されている。そして、平面アンテナＧに取り付けられた給電ピン６８と接地ピン６９がプリント基板Ｐに接続され、給電されるものである。
The planar antenna G configured as described above is used as an antenna of a mobile phone as shown in FIG. In the figure, the planar antenna G is fixed to the main printed circuit board P while being held at a predetermined distance. As the holding method, there are a method of attaching or embedding the planar antenna H to the casing of the cellular phone, a method of holding it through a spacer, and the like. The printed circuit board P is formed with a high frequency circuit on the surface facing the planar antenna G and formed on the back surface on the ground surface, and necessary components are mounted thereon. A power supply pin 68 and a
このように配設された平面アンテナＧは、図１０に示すように、平面アンテナＧの下半分がプリント基板Ｐと重なり合っても、平面アンテナＧのＶＳＷＲに悪影響を与えないものである。これにより、従来、ＶＳＷＲの悪化の原因となるアンテナとプリント基板の重なりを避けるために、プリント基板の上部の回路を除去してアンテナを配置する方法を採らなくてもよいので、プリント基板からアンテナのための除去するスペースが一部不要になり、その分だけ小型化ができるものである。 As shown in FIG. 10, the planar antenna G arranged in this way does not adversely affect the VSWR of the planar antenna G even if the lower half of the planar antenna G overlaps the printed circuit board P. Thus, conventionally, in order to avoid the overlap between the antenna and the printed circuit board which causes the deterioration of the VSWR, it is not necessary to take a method of removing the circuit on the printed circuit board and arranging the antenna. Therefore, a part of the space to be removed is not necessary, and the size can be reduced accordingly.
また、この平面アンテナＧは、プリント基板Ｐと全く重ねない場合はＶＳＷＲに影響がないのは勿論であるが、平面アンテナＧとプリント基板Ｐを重ねる量を増やしていっても、平面アンテナＧの半分を重ねた位置まではＶＳＷＲが変化しない。従って、比較的広い面積のアンテナをブリント基板に実装することが可能となる。 In addition, when the planar antenna G is not overlapped with the printed circuit board P, the VSWR is not affected. However, even if the amount of the planar antenna G and the printed circuit board P is increased, The VSWR does not change until the half is overlapped. Accordingly, it is possible to mount an antenna having a relatively large area on the blind substrate.
２ 給電側エレメント
３ グランド側エレメント
４ 凸状部
５ 凸状部
６ 同軸ケーブル
７ 枝状部
８ 枝状部
１０ 両面銅張積層板
１２ 給電側エレメント
１３ グランド側エレメント
１４ スルーホール
１６ マイクロストリップライン
１７ 給電パターン
１９ ＳＭＡコネクタ
２０ 両面銅張積層板
２２ 給電側エレメント
２３ グランド側エレメント
２６ マイクロストリップライン
２７ 給電パターン
２９ ＳＭＡコネクタ
３１ 金属板
３２ 給電側エレメント
３３ グランド側エレメント
３４ 凸状部
３５ 凸状部
３６ 同軸ケーブル
５０ 両面銅張積層板
５２ 給電側エレメント
５３ グランド側エレメント
５４ スルーホール
５５ 給電側エレメント
５６ マイクロストリップライン
５７ 接続パターン
５８ 給電ピン
５９ 接地ピン
６０ 両面銅張積層板
６２ 第１周波数エレメント
６３ 第２周波数エレメント
６４ スルーホール
６５ 給電側エレメント
６６ マイクロストリップライン
６７ 接続パターン
６８ 給電ピン
６９ 接地ピン
2 Feeding
Claims (6)
前記一方の側のアンテナエレメントの凸状部に給電点を設定して同軸ケーブルの芯線の先端部を接続し、
前記他方の側のアンテナエレメントの凸状部に前記同軸ケーブルのシールド外被の先端部を接続し、前記同軸ケーブルを前記他方の側のアンテナエレメントの上を引回し、前記同軸ケーブルのシールド外被の基端部を前記二つのアンテナエレメントの接続部中央に接続し、
前記同軸ケーブルの他方の側のアンテナエレメント上の引き回した長さを同調する周波数の波長の略１／４に設定したことを特徴とする平面アンテナ。 Two inverted F antennas composed of a radiating element and a ground plane formed of a metal plate are aligned and symmetrical on the ground plane, and the ground plane is removed to form a single balanced antenna having two antenna elements. A planar antenna having a convex portion facing each intermediate portion of the antenna element,
Set the feeding point to the convex portion of the antenna element on one side and connect the tip of the core wire of the coaxial cable;
The tip of the shield jacket of the coaxial cable is connected to the convex portion of the antenna element on the other side, the coaxial cable is routed over the antenna element on the other side, and the shield jacket of the coaxial cable is connected. Is connected to the center of the connecting portion of the two antenna elements,
A planar antenna characterized in that the length of the antenna element on the antenna element on the other side of the coaxial cable is set to approximately ¼ of the wavelength of the tuning frequency.
前記両面銅張積層板の裏面であって給電側エレメントとグランド側エレメントの裏面に、導体パターンを形成し、前記導体パターンが前記給電側エレメント裏面から給電側エレメントの凸状部裏面を通って、前記導体パターンと前記給電側エレメントとを電磁的に結合し、更に、前記グランド側エレメントの凸状部裏面に抜け、前記グランド側エレメント裏面を引き回して、前記二つのエレメントの接続部中央まで延長し、この点で前記二つのエレメントと前記導体パターン間で給電し、前記グランド側エレメントの凸状部から給電部までの長さを同調周波数の略１／４に設定したことを特徴とする平面アンテナ。 Two inverted F antennas composed of a radiating element and a ground plane are aligned and symmetrical on the ground plane, and the ground plane is removed to form a single balanced antenna having two antenna elements. A planar antenna having a convex portion facing the middle portion is formed on the surface of the double-sided copper-clad laminate,
Forming a conductor pattern on the back surface of the power supply side element and the ground side element on the back surface of the double-sided copper-clad laminate, the conductor pattern passes through the convex portion back surface of the power supply side element from the power supply side element back surface, The conductor pattern and the power feeding side element are electromagnetically coupled, and further pulled out to the back surface of the convex portion of the ground side element, and the ground side element back surface is routed to extend to the center of the connection portion of the two elements. In this respect, the planar antenna is characterized in that power is fed between the two elements and the conductor pattern, and the length from the convex portion of the ground side element to the power feeding portion is set to approximately 1/4 of the tuning frequency. .
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1995642A2 (en) | 2007-04-02 | 2008-11-26 | Seiko Epson Corporation | Developing apparatus, image forming apparatus, image forming system and image forming method |
| JP2011109296A (en) * | 2009-11-16 | 2011-06-02 | Yokowo Co Ltd | Composite antenna |
| CN103474786A (en) * | 2013-10-15 | 2013-12-25 | 深圳市中兴移动通信有限公司 | Mobile terminal antenna and mobile terminal |
| KR101802975B1 (en) * | 2014-12-19 | 2017-11-30 | 주식회사 쏠리드 | Repeater antenna |
| CN108336496A (en) * | 2018-02-09 | 2018-07-27 | 东莞市森岭智能科技有限公司 | A kind of novel Bluetooth antenna on metal shell television set |
-
2006
- 2006-01-20 JP JP2006012082A patent/JP2007195001A/en active Pending
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| EP1995642A2 (en) | 2007-04-02 | 2008-11-26 | Seiko Epson Corporation | Developing apparatus, image forming apparatus, image forming system and image forming method |
| JP2011109296A (en) * | 2009-11-16 | 2011-06-02 | Yokowo Co Ltd | Composite antenna |
| CN103474786A (en) * | 2013-10-15 | 2013-12-25 | 深圳市中兴移动通信有限公司 | Mobile terminal antenna and mobile terminal |
| KR101802975B1 (en) * | 2014-12-19 | 2017-11-30 | 주식회사 쏠리드 | Repeater antenna |
| CN108336496A (en) * | 2018-02-09 | 2018-07-27 | 东莞市森岭智能科技有限公司 | A kind of novel Bluetooth antenna on metal shell television set |
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