JP2007221344A - Antenna system, ic loaded with same and portable terminal loaded with antenna system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低姿勢な形状で広帯域特性を持つアンテナ装置、そのアンテナ装置を実装したアンテナ装置を搭載したＩＣ、およびそのアンテナ装置を搭載した携帯端末に関する。 The present invention relates to an antenna device having a low-profile shape and broadband characteristics, an IC on which an antenna device on which the antenna device is mounted, and a mobile terminal on which the antenna device is mounted.
近年、テレビ放送を受信できる携帯電話機など、複数の周波数帯域信号を送受信できる携帯無線機が開発されている。これに伴い、携帯無線機に搭載されるアンテナ装置として広帯域特性を持つものが求められている。また同時に、携帯無線機の小型化やデザイン性の観点から、携帯無線機に内蔵することができる小型アンテナ装置が求められている。 In recent years, portable radio devices capable of transmitting and receiving a plurality of frequency band signals, such as mobile phones capable of receiving television broadcasts, have been developed. Along with this, an antenna device mounted on a portable wireless device is required to have a broadband characteristic. At the same time, there is a need for a small antenna device that can be built into a portable wireless device from the viewpoint of miniaturization and design of the portable wireless device.
小型アンテナ装置として、低姿勢であるアンテナ素子を用いたものが知られている。ここで、アンテナ素子が低姿勢であるとは、アンテナ装置の地板からアンテナ素子の先端までの高さが、直線状モノポールアンテナ素子に比べ低いことである。例えば低姿勢であるアンテナ素子として、給電逆Ｌ字型素子や給電Ｔ字型素子などが知られている。 As a small antenna device, one using a low-profile antenna element is known. Here, the low attitude of the antenna element means that the height from the ground plane of the antenna device to the tip of the antenna element is lower than that of the linear monopole antenna element. For example, as a low-profile antenna element, a feed reverse L-shaped element, a feed T-shaped element, and the like are known.
この給電Ｔ字型素子を用いて広帯域特性を実現したアンテナ装置として、導体地板上に給電点を介して設置された給電Ｔ字型素子と、２つの無給電逆Ｌ字状素子を有したものがある（例えば、特許文献１参照）。 As an antenna device that realizes wideband characteristics using this feeding T-shaped element, it has a feeding T-shaped element installed on a conductive ground plane via a feeding point and two parasitic non-feeding L-shaped elements (For example, refer to Patent Document 1).
このアンテナ装置の無給電逆Ｌ字状素子の一端は、給電点近傍の導体地板に接地されている。また無給電逆Ｌ字状素子は、この接地点と給電点との距離を保ったまま導体地板から垂直に伸び、その後給電Ｔ字型素子の水平導体を含む水平面と一定の距離を保つよう直角に折れ曲がった形状となっている。 One end of the parasitic L-shaped element of this antenna device is grounded to a conductor ground plane in the vicinity of the feeding point. The parasitic L-shaped element extends perpendicularly from the ground plane while maintaining the distance between the grounding point and the feeding point, and then perpendicular to the horizontal plane including the horizontal conductor of the feeding T-shaped element. It has a bent shape.
このように給電Ｔ字型素子の近傍に無給電逆Ｌ字状素子を配置することで、給電Ｔ字型素子からの誘導作用により無給電逆Ｌ字状素子にも電流が流れ、この無給電逆Ｌ字状素子からも電波が放射されるようになる。従って、アンテナ装置の周波数特性が、給電Ｔ字型素子だけでなく無給電逆Ｌ字状素子の素子長にも依存するようになり、広帯域特性が得られる。また低姿勢である給電Ｔ字型素子を用いることで、アンテナ装置を小型化することができる。
しかしながら、上述したアンテナ装置の給電Ｔ字型素子には、給電点から先端に向かって電流が流れるのに対し、導体地板には給電点に向かって電流が流れる。このため給電Ｔ字型素子の水平導体に流れる電流は、導体地板に流れる電流によって打ち消され、給電Ｔ字型素子の垂直導体のみが主として電波の放射に寄与する放射領域となる。 However, a current flows through the feeding T-shaped element of the antenna device described above from the feeding point toward the tip, whereas a current flows through the conductor ground plane toward the feeding point. For this reason, the current flowing through the horizontal conductor of the feeding T-shaped element is canceled by the current flowing through the conductor ground plane, and only the vertical conductor of the feeding T-shaped element becomes a radiation region mainly contributing to radio wave radiation.
そのため、特許文献１に記載されるアンテナ装置は、垂直導体を短くし給電Ｔ字型素子の低姿勢化を更に進めると、放射領域である垂直導体が狭くなるという問題があった。更にこのアンテナ装置は、給電逆Ｔ字型素子の低姿勢化を進めると、装置の放射抵抗が低下し広帯域特性が損なわれるという問題があった。
For this reason, the antenna device described in
そこで、本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものであって、給電素子の低姿勢化を進めても広帯域特性が損なわれず、放射領域も広く確保できるアンテナ装置、そのアンテナ装置を実装したアンテナ装置を搭載したＩＣ、およびそのアンテナ装置を搭載した携帯端末を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve these problems, and an antenna device capable of ensuring a wide radiation area without deteriorating broadband characteristics even when the posture of the feed element is lowered, and the antenna device thereof An object of the present invention is to provide an IC equipped with an antenna device mounted with a portable terminal equipped with the antenna device.
上記目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、略直角の角部を少なくとも１つ有する導体地板と、前記導体地板の角部に設置された給電点と、前記導体地板の前記給電点に一端が接続された給電線と、素子の中点が前記給電線の他端に接続され、前記中点の両側素子が前記導体地板と並行なくの字形状の給電素子を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an antenna device according to the present invention includes a conductor ground plate having at least one substantially right-angled corner, a feed point installed at a corner of the conductor ground plate, and the feed point of the conductor ground plate. And a middle point of the element is connected to the other end of the feeder line, and both side elements of the middle point are provided with a letter-shaped feeder element in parallel with the conductor ground plane. To do.
また、本発明のアンテナ装置は、略直角の角部を少なくとも１つ有する導体地板と、前記導体地板の角部に設置された給電点と、前記導体地板の前記給電点に一端が接続され給電線と、素子の中点が前記給電線の他端に接続され、前記中点の両側素子が前記導体地板と並行なくの字形状の給電素子と、前記給電点から等距離の前記導体地板の両辺に接地され、先端が前記給電点と反対方向を向いた少なくとも２つの無給電逆Ｌ字状素子を備えることを特徴とする。 The antenna device according to the present invention includes a conductor ground plane having at least one corner at a substantially right angle, a feed point installed at the corner of the conductor ground plane, and one end connected to the feed point of the conductor ground plane. The middle point of the electric wire and the element is connected to the other end of the feeder line, and the both side elements of the middle point are parallel to the conductor ground plane, and the conductor ground plane is equidistant from the feeder point. It is characterized by comprising at least two parasitic L-shaped elements which are grounded on both sides and whose leading ends are opposite to the feeding point.
また、本発明のアンテナ装置を搭載したＩＣは、角部を有するグランド面と、前記グランド面上に配置され、ＲＦ回路を含む無線通信用ＩＣと、前記ＲＦ回路の前記グランド面の前記角部に対応する位置に設置された給電点と、前記ＲＦ回路の前記給電点に一端が接続された給電線と、前記グランド面の前記角部の外側にあって、素子の中点が前記給電線の他端に接続され、前記中点の両側素子が前記グランド面と並行なくの字形状の給電素子を備えることを特徴とする。 An IC equipped with the antenna device of the present invention includes a ground plane having corners, a wireless communication IC disposed on the ground plane and including an RF circuit, and the corners of the ground plane of the RF circuit. A feed point installed at a position corresponding to the feed point, a feed line having one end connected to the feed point of the RF circuit, and a midpoint of an element outside the corner of the ground plane. The both side elements at the midpoint are provided with a character-shaped feeding element not parallel to the ground plane.
また、本発明のアンテナ装置を搭載した携帯端末は、ディスプレイ側の筐体上部に設けられ少なくとも１つの角部を有する導体地板と、前記導体地板の角部に設置された給電点と、前記導体地板の前記給電点に一端が接続され給電線と、素子の中点が前記給電線の他端に接続され、前記中点の両側素子が前記導体地板と並行なくの字形状の給電素子と、前記給電点から等距離の前記導体地板の両側に接地され、先端が前記給電点と反対方向を向いた少なくとも２つの無給電逆Ｌ字状素子を備えることを特徴とする。 In addition, a mobile terminal equipped with the antenna device of the present invention includes a conductor ground plate provided at an upper portion of the display-side casing, having at least one corner, a feeding point installed at a corner of the conductor ground, and the conductor One end is connected to the feeding point of the ground plane, the feeding line, and the middle point of the element is connected to the other end of the feeding line, both side elements of the middle point is a letter-shaped feeding element in parallel with the conductor ground plane, It is characterized by comprising at least two parasitic L-shaped elements which are grounded on both sides of the conductor ground plate at an equal distance from the feeding point and whose tips are directed in a direction opposite to the feeding point.
本発明のアンテナ装置によれば、給電素子の低姿勢化を進めても、広帯域特性が損なわれず放射領域を広く確保することができる。 According to the antenna device of the present invention, it is possible to secure a wide radiation region without impairing the broadband characteristics even if the posture of the feed element is lowered.
以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１乃至図６を用いて本発明の第１の実施例に係るアンテナ装置について説明する。まず図１に、本実施例に係るアンテナ装置の構成を示す。 The antenna apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, FIG. 1 shows a configuration of an antenna device according to the present embodiment.
このアンテナ装置は、幅ａ、高さｂの矩形導体地板１、この矩形導体地板１の角に設置された給電点２、一端がこの給電点２に接続された素子長ｃの給電線３、および給電線３の他端と接続されたくの字形状の給電素子４を有している。この給電素子４は、素子の中点で直角に折れ曲がり、矩形導体地板１の給電点２側の直交する２辺それぞれと平行になるように配置されている。なお、給電素子４の折れ曲がった中点の角部から先端までの長さはｄであり、給電線３の他端はこの折れ曲がった中点の角部に接続されている。
This antenna device includes a rectangular
ここで、矩形導体地板１の幅ａ、高さｂ、給電線３の素子長ｃ及び給電素子４の素子長ｄは、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝λａ／２ （１）
ａ＋ｂ＝λｂ／２ （２）
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝λｃ （３）
となるよう設定する。ただしλａは、第１共振周波数ｆａの波長、λｂは、第２共振周波数ｆｂの波長、λｃは第３共振周波数ｆｃの波長である。なお、これらの共振周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃは、近接してｆａ＜ｆｂ＜ｆｃとなるよう選択する。
Here, the width a and height b of the rectangular
a + b + c + d = λa / 2 (1)
a + b = λb / 2 (2)
a + b + c + d = λc (3)
Set to be Where λa is the wavelength of the first resonance frequency fa, λb is the wavelength of the second resonance frequency fb, and λc is the wavelength of the third resonance frequency fc. Note that these resonance frequencies fa, fb, and fc are selected to be close to each other so that fa <fb <fc.
次に、上述したアンテナ装置の応用例として、無線通信用ＩＣ７を搭載した基板にこのアンテナ装置を実装した例を示す。図２は、このアンテナ装置を実装した基板の構成を示す図である。
Next, as an application example of the antenna device described above, an example in which the antenna device is mounted on a substrate on which the
図２に示す基板は、地板として動作するグランド面５、ＲＦ回路６を含む複数の回路を内蔵した無線通信用ＩＣ７、基板にプリントされた給電素子４、及びＲＦ回路６内に設けられた給電点２と給電素子４とを接続するボンディングワイヤ１０（図１の給電線３）を有している。
The substrate shown in FIG. 2 includes a
この図２の基板構成と図１との関係は、角部を有するグランド面５は矩形導体地板１に対応する。グランド面５上に配置され、ＲＦ回路６を含む無線通信用ＩＣ７は、図１では省略した矩形導体地板１に実装される無線通信回路である。ＲＦ回路６のグランド面５の角部に対応する位置に設置された給電点２は、図１の給電点２と同じである。ＲＦ回路６の給電点２に一端が接続されたボンディングワイヤ１０は、図１の給電線３に対応する。グランド面５の角部の外側にあって、くの字形状素子の中点がボンディングワイヤ１０の他端に接続され、中点の両側素子がグランド面５と並行な給電素子４、図１の給電素子４に対応する。
In the relationship between the substrate configuration of FIG. 2 and FIG. 1, the
続いて図３乃至図６を用いて、図１に示すアンテナ装置の動作を説明する。なお、本発明に係るアンテナ装置の動作は、矩形導体地板１の給電点２と点Ａを結ぶ対角線を挟んでほぼ対称となるため、ここでは対角線を挟んだ一方（図１では矩形導体地板１の左上側）の動作について説明する（矩形導体地板１の右下側も同じ動作）。図３は、このアンテナ装置の共振状態を示した図である。このアンテナ装置の左上側では、主に図１に示す点Ａから点Ｂまでの破線で示す部分で共振状態となる。そこで図３では、説明を簡単にするため図１に示す点Ａから点Ｂまでの破線で示す部分を一直線で示している。
Next, the operation of the antenna device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. The operation of the antenna device according to the present invention is substantially symmetric with respect to a diagonal line connecting the
このアンテナ装置は、３つの周波数と共振する。
まず図３（ａ）に、第１共振周波数ｆａと共振する第１の共振状態を示す。上述したように、第１共振周波数ｆａの波長λａと、矩形導体地板１の大きさ（幅と高さ）、給電線３及び給電素子４の素子長との関係が、式（１）に示すａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝λａ／２となるため、このアンテナ装置は、第１共振周波数ｆａと直列共振する。
This antenna device resonates with three frequencies.
First, FIG. 3A shows a first resonance state that resonates with the first resonance frequency fa. As described above, the relationship between the wavelength λa of the first resonance frequency fa, the size (width and height) of the rectangular
次に図３（ｂ）に、第２共振周波数ｆｂと共振する第２の共振状態を示す。この場合、第２共振周波数ｆｂの波長λｂと、矩形導体地板１の大きさの関係が、式（２）に示すａ＋ｂ＝λｂ／２となるため、このアンテナ装置は、第２共振周波数ｆｂと並列共振する。
Next, FIG. 3B shows a second resonance state that resonates with the second resonance frequency fb. In this case, since the relationship between the wavelength λb of the second resonance frequency fb and the size of the rectangular
さらに図３（ｃ）に、第３共振周波数ｆｃと共振する第３の共振状態を示す。この場合、第２共振周波数ｆｃの波長λｃと、矩形導体地板１の大きさ、給電線３及び給電素子４の素子長との関係が、式（３）に示すａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝λｃとなるため、このアンテナ装置は、第３共振周波数ｆｃと直列共振する。
Further, FIG. 3C shows a third resonance state that resonates with the third resonance frequency fc. In this case, since the relationship between the wavelength λc of the second resonance frequency fc, the size of the rectangular
以下、図４乃至図６を用いて、矩形導体地板１の大きさ、給電線３及び給電素子４の素子長の設定例を示す。この例では、この例では、ａ＝ｂ＝２５ｍｍ、ｃ＝１．４ｍｍ、ｄ＝２０ｍｍとした場合について説明する。
Hereinafter, setting examples of the size of the rectangular
図４は、この設定例における２．５ＧＨｚ〜４．５ＧＨｚに渡るアンテナ装置の反射特性を示す図である。このアンテナ装置におけるＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ：電圧定在波比）が３以下となる周波数帯域は、２．６５ＧＨｚ〜４．０９ＧＨｚである。すなわち、中心周波数３．３７ＧＨｚとすると比帯域４２．７％となる。さらにこのアンテナ装置の矩形導体地板１から給電素子４までの高さは、約０．０１６波長となる。
FIG. 4 is a diagram showing the reflection characteristics of the antenna device over 2.5 GHz to 4.5 GHz in this setting example. The frequency band in which the VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) in this antenna device is 3 or less is 2.65 GHz to 4.09 GHz. That is, when the center frequency is 3.37 GHz, the specific band is 42.7%. Further, the height from the rectangular
次に図５は、図１に示すアンテナ装置の水平面（図１に示すｘｙ平面）における垂直偏波の放射パターンを示す図である。図５（ａ）は、周波数２．６５ＧＨｚ、図５（ｂ）は、周波数３．３７ＧＨｚ、図５（ｃ）は周波数４．０９ＧＨｚにおける垂直偏波の放射パターンをそれぞれ示している。 Next, FIG. 5 is a view showing a radiation pattern of vertically polarized waves on the horizontal plane (xy plane shown in FIG. 1) of the antenna apparatus shown in FIG. 5A shows a radiation pattern of vertically polarized waves at a frequency of 2.65 GHz, FIG. 5B shows a radiation pattern of a frequency of 3.37 GHz, and FIG. 5C shows a frequency of 4.09 GHz.
図５（ａ）に示すように周波数２．６５ＧＨｚでは、ほぼ無指向性の放射パターンとなっている。また図５（ｃ）に示すように周波数が４．０９ＧＨｚに変化すると、ｘ方向の放射パターンは、０ｄＢｉから１ｄＢｉへ１ｄＢ変化し、ｙ方向の放射パターンは、−３ｄＢｉから−７ｄＢｉへ４ｄＢ変化している。 As shown in FIG. 5A, the radiation pattern is almost non-directional at a frequency of 2.65 GHz. As shown in FIG. 5C, when the frequency is changed to 4.09 GHz, the radiation pattern in the x direction is changed by 1 dB from 0 dBi to 1 dBi, and the radiation pattern in the y direction is changed by 4 dB from -3 dBi to -7 dBi. ing.
また図６は、図１に示すアンテナ装置の水平面（図１に示すｘｙ平面）における水平偏波の放射パターンを示す図である。図６（ａ）は、周波数２．６５ＧＨｚ、図５（６）は、周波数３．３７ＧＨｚ、図６（ｃ）は周波数４．０９ＧＨｚにおける水平偏波の放射パターンをそれぞれ示している。いずれの周波数においても、ｘ方向が０〜１ｄＢｉの８の字形放射パターンとなっている。また水平偏波の場合は、周波数が変化しても放射パターンはあまり変化しない。 6 is a diagram showing a radiation pattern of horizontally polarized waves on the horizontal plane (xy plane shown in FIG. 1) of the antenna device shown in FIG. 6A shows a radiation pattern of a horizontally polarized wave at a frequency of 2.65 GHz, FIG. 5C shows a radiation pattern of a horizontal polarization at a frequency of 3.37 GHz, and FIG. 6C shows a frequency of 4.09 GHz. At any frequency, an X-shaped radiation pattern of 0 to 1 dBi in the x direction is obtained. In the case of horizontal polarization, the radiation pattern does not change much even if the frequency changes.
以上のように第１の実施例によれば、アンテナ装置は、矩形導体地板１から主に電波を放射するため、給電線３の素子長ｃの長短は、放射領域に大きな影響を与えない。そのため、給電線３の素子長ｃを短くすることで給電素子４の低姿勢化を進めても放射領域を確保できる。また、各共振周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃを近接してｆａ＜ｆｂ＜ｆｃとなるよう選択することで、アンテナ装置の共振状態が連続し、広い周波数帯域に渡って給電点２から見た給電素子４の入力インピーダンスのリアクタンス成分が小さくなる。従って、インピーダンス整合がとりやすくなりアンテナ装置を広帯域化することができる。この場合において、アンテナ装置の低姿勢化を進め給電線３の素子長ｃを短くしても、式（１）または式（３）を満たすように給電素子４の素子長ｄを調整することで広帯域特性を維持することができる。さらに、給電点２を矩形導体地板１と給電線３の接続点である角部に設置することで、矩形導体地板１の縁を流れる電流が互いに直交（矩形導体地板１の左上側と右下側）し打ち消しにくくなり、歪みのない放射パターンを得ることができる。
As described above, according to the first embodiment, since the antenna device mainly radiates radio waves from the rectangular
次に図７乃至図１０を用いて、第２の実施例に係るアンテナ装置を説明する。まず図７は、第２の実施例に係るアンテナ装置の構成を示す図である。アンテナ装置は、図１のアンテナ装置に加え、給電点２を挟んで対称に無給電逆Ｌ字状素子１１，１２を取り付けた構成としている。これ以外の構成は、図１に示すアンテナ装置と同じであるため、同一符号を付して説明は省略する。
Next, the antenna device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. First, FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the antenna device according to the second embodiment. In addition to the antenna device of FIG. 1, the antenna device has a configuration in which parasitic non-feed L-shaped
まず無給電逆Ｌ字状素子１１，１２は、給電点２で直交する矩形導体地板１の２辺上にそれぞれ接地されている。この無給電逆Ｌ字状素子１１，１２の接地点は、給電点２から距離ｇだけ離れている。またその素子形状は、この接地点から垂直に伸びた後、直角に折れ曲がり、矩形導体地板１の辺と平行に給電点２から離れる方向に伸びた形状をしている。
First, the parasitic L-shaped
また、このアンテナ装置の矩形導体地板１の幅ａ及び高さｂは、ａ＋ｂ＝λｂ／２を満たす必要はなく、代わりに無給電逆Ｌ字状素子１１，１２の素子長及び接地位置を、
ｆ＋ｇ＋ｃ＋ｄ＝λａ／２ （４）
ｆ＋ｇ＝λｂ／２ （５）
ｆ＋ｇ＋ｃ＋ｄ＝λｃ （６）
となるように設定する。
Further, the width a and height b of the rectangular
f + g + c + d = λa / 2 (4)
f + g = λb / 2 (5)
f + g + c + d = λc (6)
Set to be.
ただし、ｆは無給電逆Ｌ字状素子１１，１２の素子長、ｇは給電点２と無給電逆Ｌ字状素子１１，１２の接地点間の距離である。
Here, f is the element length of the parasitic L-shaped
次に、図８を用いて上述したアンテナ装置を携帯端末へ搭載した応用例として、ノート型パソコンへ搭載した例を示す。図８は、アンテナ装置を２つ搭載したノート型パソコンの構成例を示している。ノート型パソコンは、ディスプレイを表示面として露出する上筐体１３を、本体部を内蔵しキーボード部を操作面として露出する下筐体１４に回動自在に接続した構成を有している。
Next, as an application example in which the antenna device described above is mounted on a portable terminal with reference to FIG. FIG. 8 shows a configuration example of a notebook personal computer equipped with two antenna devices. The notebook personal computer has a configuration in which an
このうち上筐体１３には、アンテナ装置が送受信する信号を処理するダイバーシチＲＦ回路（図示せず）を含む回路部１６、下筐体１４と接していない上側両サイドの角部にそれぞれ給電点１７，１８を有しているグランド面５、グランド面５上に設置される液晶パネル（図示せず）、各給電線２０，２１を介して給電点１７，１８それぞれと接続される給電素子２２，２３、給電点１７を挟んで対称になるようグランド面５に接地される無給電逆Ｌ字状素子２４，２５及び給電点１８を挟んで対称になるようグランド面５に接地される無給電逆Ｌ字状素子２６，２７を有している。なお、ダイバーシチＲＦ回路１６は、各信号線２８，２９を介して給電点１７，１８にそれぞれ接続されている。また、無給電逆Ｌ字状素子２４乃至２７の形状は、図７と同じであるのでその説明は省略する。
Among them, the
続いて図９を用いて、本実施例に係るアンテナ装置の動作を説明する。まず図９は、このアンテナ装置の共振状態を示した図である。共振状態は、図３と同じく３つの状態を有するが、本実施例では図７の例えば点Ｂから点Ｃの間（図７の給電素子４の下側先端と無給電逆Ｌ字状素子１２の先端間、及び図８では給電素子２２，２３と無給電逆Ｌ字状素子２４乃至２７の４つの間も同じ）で共振が起こる。これは、アンテナ装置に無給電逆Ｌ字状素子１１，１２（図８の２４乃至２７）を取り付けることで、給電点２（図８の１７，１８）から見た無給電逆Ｌ字状素子１１，１２（図８の２４乃至２７）のインピーダンスが小さく見え、各無給電逆Ｌ字状素子１１，１２（図８の２４乃至２７）の接地点から先の矩形導体地板１（図８の５）には電流が流れにくくなるためである。
Subsequently, the operation of the antenna device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, FIG. 9 is a diagram showing a resonance state of the antenna device. The resonance state has three states as in FIG. 3, but in this embodiment, for example, between point B and point C in FIG. 7 (the lower end of the
ここで例示した点Ｂから点Ｃの間では、以下３つの共振周波数で共振が起こる。
まず上述したように、第１共振周波数ｆａの波長λａと、給電線３（図８の２１）、給電素子４（図８の２３）及び無給電逆Ｌ字状素子１１（図８の２７）の素子長との関係が、式（４）に示すｆ＋ｇ＋ｃ＋ｄ＝λａ／２となるため、このアンテナ装置は、給電点２（図８の１８）から点Ｃまでの間で第１共振周波数ｆａと直列共振する。
Resonance occurs at the following three resonance frequencies between point B and point C illustrated here.
First, as described above, the wavelength λa of the first resonance frequency fa, the feed line 3 (21 in FIG. 8), the feed element 4 (23 in FIG. 8), and the parasitic reverse L-shaped element 11 (27 in FIG. 8). Since the relationship with the element length is f + g + c + d = λa / 2 shown in Expression (4), this antenna device has a first resonance frequency fa between the feed point 2 (18 in FIG. 8) and the point C. Resonates in series.
次に、第２共振周波数ｆｂの波長λｂと、無給電逆Ｌ字状素子１１（図８の２７）の素子長との関係が、式（５）に示すｆ＋ｇ＝λｂ／２となるため、このアンテナ装置は、給電点２（図８の１８）から点Ｃまでの間で第２共振周波数ｆｂと並列共振する。 Next, since the relationship between the wavelength λb of the second resonance frequency fb and the element length of the parasitic L-shaped element 11 (27 in FIG. 8) is f + g = λb / 2 shown in Equation (5), This antenna device resonates in parallel with the second resonance frequency fb between the feeding point 2 (18 in FIG. 8) and the point C.
さらに、第２共振周波数ｆｃの波長λｃと、給電線３（図８の２１）、給電素子４（図８の２３）及び無給電逆Ｌ字状素子１１（図８の２７）の素子長との関係が、式（６）に示すｆ＋ｇ＋ｃ＋ｄ＝λｃとなるため、このアンテナ装置は、給電点２（図８の１８）から点Ｃまでの間で第３共振周波数ｆｃと直列共振する。 Furthermore, the wavelength λc of the second resonance frequency fc, the element lengths of the feeder 3 (21 in FIG. 8), the feeder 4 (23 in FIG. 8), and the parasitic L-shaped element 11 (27 in FIG. 8) Therefore, the antenna device resonates in series with the third resonance frequency fc from the feeding point 2 (18 in FIG. 8) to the point C. As shown in Equation (6), f + g + c + d = λc.
以下、図１０及び図１１を用いて、例示した点Ｂから点Ｃの間におけるアンテナ装置の各素子長ａ乃至ｆ及び給電点２（図８の１８）から接地点までの距離ｇの設定例を示す。この例では、ａ＝ｂ＝１００ｍｍ、ｃ＝１．４ｍｍ、ｄ＝１７ｍｍ、ｆ＝２５ｍｍ、ｇ＝４８ｍｍとした場合について説明する。 Hereinafter, with reference to FIGS. 10 and 11, setting examples of the element lengths a to f of the antenna device and the distance g from the feeding point 2 (18 in FIG. 8) to the ground point between the illustrated points B and C are shown. Indicates. In this example, a case where a = b = 100 mm, c = 1.4 mm, d = 17 mm, f = 25 mm, and g = 48 mm will be described.
図１０に、このときの周波数３．０ＧＨｚにおける水平面（図７に示すｘｙ平面）放射パターンを示す。また、図１０（ａ）は、垂直偏波の放射パターンであり、図１０（ｂ）は、水平偏波の放射パターンである。ここで比較のため、図１１に、無給電逆Ｌ字状素子１１（図８の２７）を除いたアンテナ装置の放射パターンを示す。ただし、各素子長ａ乃至ｄ及び距離ｇの値は、上記設定例と同じである。また、図１１（ａ）は、垂直偏波の放射パターンであり、図１１（ｂ）は、水平偏波の放射パターンである。 FIG. 10 shows a horizontal plane (xy plane shown in FIG. 7) radiation pattern at a frequency of 3.0 GHz at this time. FIG. 10A shows a radiation pattern with vertical polarization, and FIG. 10B shows a radiation pattern with horizontal polarization. For comparison, FIG. 11 shows a radiation pattern of the antenna device excluding the parasitic inverted L-shaped element 11 (27 in FIG. 8). However, the values of the element lengths a to d and the distance g are the same as in the above setting example. Further, FIG. 11A shows a radiation pattern of vertical polarization, and FIG. 11B shows a radiation pattern of horizontal polarization.
図１０と図１１を比較すると、第２の実施例を適用した図１０（ａ）に示す垂直偏波の放射パターンは、ほぼ無指向性で利得が大きいのに対して、適用しない図１１（ａ）に示す放射パターンは、利得が非常に小さくパターンも歪んでいる。また、第２の実施例を適用した図１０（ｂ）に示す水平偏波の放射パターンは、８の字形状をしているのに対して、適用しない図１１（ｂ）に示す放射パターンは、ヌル点が４つあり図１０（ｂ）と比較してパターンが歪んでいる。 Comparing FIG. 10 and FIG. 11, the vertically polarized radiation pattern shown in FIG. 10A to which the second embodiment is applied is substantially non-directional and has a large gain, whereas FIG. The radiation pattern shown in a) has a very small gain and the pattern is also distorted. In addition, the horizontal polarization radiation pattern shown in FIG. 10B to which the second embodiment is applied has an 8-shaped shape, whereas the radiation pattern shown in FIG. There are four null points, and the pattern is distorted as compared with FIG.
以上のように第２の実施例によれば、第１の実施例と同様の効果が得られるとともに、無給電逆Ｌ字状素子１１，１２の接地点と給電点２の間を除いた矩形導体地板１に電流が流れにくくなるため、矩形導体地板１の幅ａ及び高さｂによらず、歪みのない放射パターンを得ることができる。これは、矩形導体地板１全体に電流が流れる場合、ａ＋ｂが第２共振周波数ｆｂの波長λｂより長いと、この矩形導体地板１の周囲に分布する電流が、位相の異なる複数の定在波的「腹」を持つためである。この「腹」によって放射パターンに複数のヌル点が生じ、アンテナ装置の送受信性能が低下することとなる。そこで、矩形導体地板１に無給電逆Ｌ字状素子１１，１２を付加することで、放射パターンに複数のヌル点を生じさせる電流が、矩形導体地板１上に流れることを阻止することができ、歪みのない放射パターンが得られる。
As described above, according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and a rectangle except for the point between the grounding point of the parasitic L-shaped
また、図８のノート型パソコンへの応用例に示したように、１つの矩形導体地板５に２以上のアンテナ装置を搭載する場合、無給電逆Ｌ字状素子２４乃至２７の接地点と給電点１７，１８の間を除いた矩形導体地板５に電流が流れにくくなるため、各給電点１７−１８間を流れる電流が減少し、結果相互のアンテナ間結合を抑制することができ、ダイバーシチ効果を向上させることができる。
Further, as shown in the application example to the notebook type personal computer of FIG. 8, when two or more antenna devices are mounted on one rectangular
次に図１２を用いて、第３の実施例に係るアンテナ装置について説明する。
図１２に示すアンテナ装置は、図１に示すアンテナ装置の給電素子４の各先端部に可変リアクタンス３１，３２を接続して矩形導体地板１に接地する構成となっている。それ以外の構成は、図１に示すアンテナと同じであるため同一符号を付して説明は省略する。
Next, the antenna apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
The antenna device shown in FIG. 12 has a configuration in which
このアンテナ装置の動作では、送受信信号の周波数に応じて可変リアクタンス３１，３２のリアクタンス値を調整することにより、給電点２から見た給電素子４の入力インピーダンスをさらに小さくすることができる。このアンテナ装置の共振状態は、図１に示すアンテナ装置と同じであるため説明は省略する。
In the operation of the antenna device, the input impedance of the
以上のように第３の実施例によれば、第１の実施例と同様の効果が得られるとともに、給電素子４の各先端を可変リアクタンス３１，３２を介して矩形導体地板１に接地した構成であることから、この可変リアクタンス３１，３２のリアクタンス値を周波数に応じて調整することで、給電点２から見たアンテナのリアクタンス成分をさらに小さくすることができる。これにより、より広い周波数帯域で整合がとりやすくなりアンテナ装置を広帯域化することができる。
As described above, according to the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and each tip of the
次に図１３を用いて、第４の実施例に係るアンテナ装置について説明する。
図１３に示すアンテナ装置は、図７に示すアンテナ装置の給電素子４の先端に可変リアクタンス３３，３４を接続して矩形導体地板１に接地し、さらに、無給電逆Ｌ字状素子１１，１２の各先端にも可変リアクタンス３５，３６を接続して矩形導体地板１に接地する構成となっている。それ以外の構成は、図７に示すアンテナ装置と同じであるため同一符号を付して説明は省略する。
Next, an antenna apparatus according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG.
The antenna apparatus shown in FIG. 13 connects the
このアンテナ装置の動作では、送受信信号の周波数に応じて可変リアクタンス３３乃至３６のリアクタンス値を調整することにより、アンテナのリアクタンス成分をさらに小さくすることができる。このアンテナ装置の共振状態は、図７に示すアンテナ装置と同じであるため説明は省略する。
In the operation of the antenna apparatus, the reactance component of the antenna can be further reduced by adjusting the reactance values of the
以上のように第４の実施例によれば、第２の実施例と同様の効果が得られるとともに、給電素子４の各先端を可変リアクタンス３３，３４を介して矩形導体地板１に接地し、また無給電逆Ｌ字状素子１１，１２の各先端を可変リアクタンス３５，３６を介して矩形導体地板１に接地した構成であることから、この可変リアクタンス３３乃至３６のリアクタンス値を周波数に応じて調整することで、給電点２から見た給電素子４及び無給電逆Ｌ字状素子１１，１２の入力インピーダンスをさらに小さくすることができる。これにより、より広い周波数帯域で整合がとりやすくなりアンテナ装置を広帯域化することができる。
As described above, according to the fourth embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained, and each end of the
次に図１４乃至図１６を用いて、第５の実施例に係るアンテナ装置を説明する。
まず図１４に、本実施例に係るアンテナ装置の構成を示す。図１４に示すアンテナ装置は、軽量化を図るため矩形導体地板１に矩形の穴３８を形成している点を除き、図１に示すアンテナ装置の構成及び動作が同じであるため、同一符号を付し説明は省略する。
Next, an antenna device according to a fifth embodiment will be described with reference to FIGS.
First, FIG. 14 shows the configuration of the antenna device according to the present embodiment. The antenna device shown in FIG. 14 has the same configuration and operation as the antenna device shown in FIG. 1 except that a
また図１５に、図１４のアンテナ装置の変形例を示す。図１５に示すアンテナ装置は、軽量化と小型化を図るため矩形導体地板１に穴３８を形成し、その内側の角部に給電点２を設けている。すなわち、このアンテナ装置は、矩形導体地板１の穴３８の角部の内側に設けられた給電点２と、矩形導体地板１の穴３８の直交する２辺それぞれと平行になるよう配置されたくの字形状の給電素子４と、この給電素子４と給電点２を接続する給電線３を有している。図１５に示すアンテナ装置の動作は、図１４に示すアンテナ装置と同じであるため説明は省略する。
FIG. 15 shows a modification of the antenna device of FIG. In the antenna device shown in FIG. 15, a
なお、上述した図１４又は図１５に示すアンテナ装置は、図１に示すアンテナ装置の矩形導体地板１に穴３８をあけた場合の変形例について説明したが、図７、図１２及び図１３に示すアンテナ装置の矩形導体地板１にも同様に穴を設けてもよい。
The antenna device shown in FIG. 14 or FIG. 15 described above has been described with respect to a modified example in which the
次に、このアンテナ装置を自動車のフロントガラス４３上に設置した応用例を示す。図１６は、このアンテナ装置を搭載した自動車の構成の一部を示している。なお、本実施例のアンテナ装置に係る構成要素以外については説明を省略する。図１６に示す自動車は、地板として動作する車体４１、車体４１内に設置され送受信信号の処理を行うＲＦ回路６、図１５の地板１の穴３８に相当するフロントガラス４３、このフロントガラス４３の角に設置された給電点２、このＲＦ回路６を接続する信号線４５、フロントガラス４３上に設置されたくの字形状の給電素子４、給電点２を挟んで対称になるよう車体４１に接地される無給電逆Ｌ字状素子１１，１２、及びこの給電素子４の角部と給電点２とを接続する給電線３を有している。
Next, an application example in which this antenna device is installed on a
図１６に示すアンテナ装置の動作は、図７に示すアンテナ装置と同じであるため説明は省略する。 The operation of the antenna device shown in FIG. 16 is the same as that of the antenna device shown in FIG.
以上のように第５の実施例によれば、第１の実施例と同様の効果が得られるとともに、矩形導体地板１に穴３８（図１６のフロントガラス４３）をあけることで、アンテナ装置を軽量化することができる。また、矩形導体地板１にあけた穴３８の内部に給電素子４を配置することで、アンテナ装置を小型化することができる。
As described above, according to the fifth embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the antenna device can be obtained by opening the hole 38 (the
なお第１の実施例乃至第５の実施例に係るアンテナ装置では、地板として矩形導体地板１を用いたが、給電点２を設置する角部が略直角である地板であれば矩形でなくてもよい。また第５の実施例に係るアンテナ装置では、矩形導体地板１に矩形の穴をあけたが、これも給電点２を設置する角部が略直角であればよく、穴の形状が矩形でなくてもよい。
In the antenna devices according to the first to fifth embodiments, the rectangular
なお、本発明は上記実施例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 In addition, this invention is not limited to the said Example as it is, A component can be deform | transformed and embodied in the range which does not deviate from the summary in an implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiments. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
１・・・矩形導体地板
２，１７，１８・・・給電点
３，２０，２１・・・給電線
４，２２，２３・・・給電素子
５・・・グランド面
６，１５・・・ＲＦ回路
７・・・無線通信用ＩＣ
１０・・・ボンディングワイヤ
１１，１２，２４，２５，２６，２７無給電逆Ｌ字状素子
１３，１４・・・筐体
１６・・・回路部
２８，２９，４５・・・信号線
３１，３２，３３，３４，３５，３６・・・可変リアクタンス
３８・・・穴
４１・・・車体
４３・・・フロントガラス
DESCRIPTION OF
10...
Claims (10)
前記導体地板の角部に設置された給電点と、
前記導体地板の前記給電点に一端が接続された給電線と、
素子の中点が前記給電線の他端に接続され、前記中点の両側素子が前記導体地板と並行なくの字形状の給電素子と
を備えることを特徴とするアンテナ装置。 A conductor ground plane having at least one corner at a substantially right angle;
A feeding point installed at a corner of the conductor ground plane;
A feed line having one end connected to the feed point of the conductor ground plane;
An antenna device comprising: a midpoint of an element connected to the other end of the feed line; and both side elements of the midpoint comprising a feed element having a letter shape in parallel with the conductor ground plane.
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝λａ／２であるとき前記第１共振周波数ｆａと直列共振し、
ａ＋ｂ＝λｂ／２であるとき前記第２共振周波数ｆｂと並列共振し、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝λｃであるとき前記第３共振周波数ｆｃと直列共振する
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。 The width of the conductor ground plane is a, the height of the conductor ground plane is b, the element length of the feeder line is c, the element length of the dog-shaped feeder element is 2d, the wavelength of the first resonance frequency fa is λa, When the wavelength of the second resonance frequency fb is set as λb and the wavelength of the third resonance frequency fc is set as λc,
When a + b + c + d = λa / 2, series resonance with the first resonance frequency fa
When a + b = λb / 2, the second resonance frequency fb is resonated in parallel,
2. The antenna device according to claim 1, wherein the antenna device performs series resonance with the third resonance frequency fc when a + b + c + d = λc.
前記導体地板の角部に設置された給電点と、
前記導体地板の前記給電点に一端が接続され給電線と、
素子の中点が前記給電線の他端に接続され、前記中点の両側素子が前記導体地板と並行なくの字形状の給電素子と、
前記給電点から等距離の前記導体地板の両辺に接地され、先端が前記給電点と反対方向を向いた少なくとも２つの無給電逆Ｌ字状素子と
を備えることを特徴とするアンテナ装置。 A conductor ground plane having at least one corner at a substantially right angle;
A feeding point installed at a corner of the conductor ground plane;
One end is connected to the feed point of the conductor ground plane, and a feed line,
A middle point of the element is connected to the other end of the feeder line, and both side elements of the middle point are shaped like a feeding element in parallel with the conductor ground plane,
An antenna device comprising: at least two passively inverted L-shaped elements that are grounded on both sides of the conductor ground plane that are equidistant from the feeding point and whose front ends are directed in a direction opposite to the feeding point.
ｆ＋ｇ＋ｃ＋ｄ＝λａ／２であるとき前記第１共振周波数ｆａと直列共振し、
ｆ＋ｇ＝λｂ／２であるとき、前記第２共振周波数ｆｂと並列共振し、
ｆ＋ｇ＋ｃ＋ｄ＝λｃであるとき、前記第３共振周波数ｆｃと直列共振する
ことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。 The element length of the parasitic L-shaped element is f, the distance between the feeding point and the ground point of the parasitic L-shaped element is g, the element length of the feeding line is c, When the element length of the feeding element is 2d, the wavelength of the first resonance frequency fa is λa, the wavelength of the second resonance frequency fb is λb, and the wavelength of the third resonance frequency fc is λc,
When f + g + c + d = λa / 2, the first resonance frequency fa is in series resonance,
When f + g = λb / 2, parallel resonance with the second resonance frequency fb
4. The antenna device according to claim 3, wherein the antenna device performs series resonance with the third resonance frequency fc when f + g + c + d = λc. 5.
前記グランド面上に配置され、ＲＦ回路を含む無線通信用ＩＣと、
前記ＲＦ回路の前記グランド面の前記角部に対応する位置に設置された給電点と、
前記ＲＦ回路の前記給電点に一端が接続された給電線と、
前記グランド面の前記角部の外側にあって、素子の中点が前記給電線の他端に接続され、前記中点の両側素子が前記グランド面と並行なくの字形状の給電素子と
を備えることを特徴とするアンテナ装置を搭載したＩＣ。 A ground plane having corners;
A wireless communication IC disposed on the ground plane and including an RF circuit;
A feeding point installed at a position corresponding to the corner of the ground plane of the RF circuit;
A feed line having one end connected to the feed point of the RF circuit;
Outside the corner of the ground plane, a midpoint of the element is connected to the other end of the feed line, and both side elements of the midpoint include a feed element having a letter shape not parallel to the ground plane. IC equipped with an antenna device characterized by this.
前記導体地板の角部に設置された給電点と、
前記導体地板の前記給電点に一端が接続され給電線と、
素子の中点が前記給電線の他端に接続され、前記中点の両側素子が前記導体地板と並行なくの字形状の給電素子と、
前記給電点から等距離の前記導体地板の両側に接地され、先端が前記給電点と反対方向を向いた少なくとも２つの無給電逆Ｌ字状素子と
を備えることを特徴とするアンテナ装置を搭載した携帯端末。 A conductive ground plane provided at the top of the display-side casing and having at least one corner;
A feeding point installed at a corner of the conductor ground plane;
One end is connected to the feed point of the conductor ground plane, and a feed line,
A middle point of the element is connected to the other end of the feeder line, and both side elements of the middle point are shaped like a feeding element in parallel with the conductor ground plane,
Mounted with an antenna device comprising: at least two parasitic L-shaped elements that are grounded on both sides of the conductor ground plate at an equal distance from the feeding point and whose tip faces in a direction opposite to the feeding point Mobile device.
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