JP2008294791A - Spiral slot antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スパイラルスロットアンテナに関するものである。 The present invention relates to a spiral slot antenna.
無線LAN装置は、装置単体で利用されることは少なく、各種装置に組み込まれることが多いことから、その小型化が求められ、従来は、インダクタ装荷によるモノポールアンテナ、ヘリカルアンテナ、ミアンダ構造アンテナ、逆Fアンテナなどが主に利用されていた。しかし、これらのアンテナは、無線LAN装置の回路基板上に設置したり、基板端の導体層に別途構成していたため、装置で占めるアンテナは、必ずしも小型ではなかった。アンテナの小型化には、放射抵抗の減少を招き、実質的な放射効率が低くなる傾向があった。また、小型化は相対的に導体層の増加となり、これを考慮した範囲内での小型化となっていた。 Wireless LAN devices are rarely used as a single unit and are often incorporated into various devices, and thus are required to be downsized. Conventionally, a monopole antenna using an inductor, a helical antenna, a meander structure antenna, Inverted F antennas were mainly used. However, since these antennas are installed on the circuit board of the wireless LAN device or are separately configured on the conductor layer at the end of the substrate, the antennas occupied by the device are not necessarily small. The downsizing of the antenna has led to a decrease in radiation resistance, and there has been a tendency for substantial radiation efficiency to decrease. Further, downsizing relatively increased the number of conductor layers, and downsizing within a range that took this into account.
このような無線LAN装置のアンテナについては、誘電体による短縮作用を用いた小型化が行われているが、誘電体による短縮度と誘電体損失は相反しており、これを避けることができない状況であった。また、誘電体を用いることにより製品コストの増加となっていた。 The antenna of such a wireless LAN device has been miniaturized using a shortening action by a dielectric, but the degree of shortening by the dielectric and the dielectric loss are contradictory, and this cannot be avoided. Met. In addition, the use of a dielectric increases the product cost.
そこで、無線LAN装置のアンテナとしてスパイラルスロットアンテナを用いることが考えられている。スパイラルスロットアンテナに関する技術は、たとえば特開平3−24805号公報、特開昭62−216407号公報、特表2002−520935号公報等に開示されている。 Thus, it is considered to use a spiral slot antenna as an antenna of the wireless LAN device. Techniques related to the spiral slot antenna are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-24805, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-216407, Japanese Patent Publication No. 2002-520935, and the like.
特開平3−24805号公報に開示されている技術は、衛星通信用の単一方向の指向性を得るために、誘電体基板の表裏両面に一対の導体板を敷設し、一方の導体板にスパイラルスロットアンテナを構成して、誘電体内に形成した給電線路から給電するものである。 In the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-24805, in order to obtain directivity in a single direction for satellite communication, a pair of conductor plates are laid on both the front and back surfaces of a dielectric substrate, A spiral slot antenna is configured to feed power from a feed line formed in a dielectric.
特開昭62−216407号公報に開示されている技術は、2個一対のスパイラルスロット素子を絶縁基板の表面上に設けると共に、絶縁基板の裏面に給電線を設けて給電するものや、種々のスパイラル巻き方法およびスパイラル構造に関するものである。 The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-216407 is provided with a pair of spiral slot elements on the surface of an insulating substrate and a power supply line provided on the back surface of the insulating substrate to supply power. The present invention relates to a spiral winding method and a spiral structure.
特表2002−520935号公報に開示されている技術は、携帯電話関連用アンテナにおいて、二周波数に対応するために、対になっているスパイラルアンテナのエレメント長を個々の周波数に合わせてデュアルバンド化するものである。
しかしながら、特開平3−24805号公報や特開昭62−216407号公報に開示されている技術では、単一方向の指向性しか得ることができず、また小型化されていないため、機器へ組み込むことが困難である。 However, the techniques disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 3-24805 and 62-216407 can only obtain directivity in a single direction and are not miniaturized, so that they are incorporated into equipment. Is difficult.
また、特表2002−520935号公報に開示されている技術では、二周波数への対応を目指したもので大型化し、また、マッチングブリッジや負性抵抗を備える必要があり、製品コストが増加するという問題がある。 In addition, in the technology disclosed in Japanese Translation of PCT International Publication No. 2002-520935, it is necessary to provide a matching bridge and a negative resistance to increase the size of the product with the aim of dealing with two frequencies, which increases the product cost. There's a problem.
そこで、本発明は、上記のような問題点に鑑みて、双方向への指向性が得られ小型化が可能なスパイラルスロットアンテナを提供することを目的としている。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a spiral slot antenna that can obtain bidirectional directivity and can be miniaturized.
上記課題を解決するためになされた請求項1記載の発明のスパイラルスロットアンテナは、表面層となる平板状の第1の誘電体と裏面層となる平板状の第2の誘電体の間に内層となる導体板を挟み込んだ多層基板からなり、前記導体板にスパイラル状スロットを設け、前記第1および第2の誘電体における前記導体板と対向しない面にそれぞれマイクロストリップ線路を形成し、前記導体板と前記マイクロストリップ線路を接続するスルーホールをそれぞれ前記第1および第2の誘電体内に設け、前記マイクロストリップ線路を前記スパイラル状スロットに給電する平衡給電路としたことを特徴とする。
The spiral slot antenna according to
上記課題を解決するためになされた請求項2記載の発明は、請求項1記載のスパイラルスロットアンテナにおいて、前記多層基板は、アンテナを使用する無線装置を構成する多層プリント基板が使用され、多層プリント基板の表裏面の一方または両方に、前記無線装置を構成する電子部品が実装される回路パターンが設けられていると共に、表裏面の両方に前記マイクロストリップ線路が設けられ、表面層または裏面層となるいずれか一方の前記誘電体における他方の前記誘電体と対向する面には、アンテナ素子となる前記スパイラル状スロットが形成された前記導体板が設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項1記載の発明によれば、インピーダンスの変換回路等が不要な上、多層基板の表裏面に対して垂直な両方向への指向性が得られ、基板外への突出部もなく、小型化されたスパイラルスロットアンテナが得られる。 According to the first aspect of the present invention, an impedance conversion circuit or the like is unnecessary, and directivity in both directions perpendicular to the front and back surfaces of the multilayer substrate is obtained, and there is no protrusion to the outside of the substrate. A spiral slot antenna is obtained.
請求項2記載の発明によれば、無線装置を構成する多層回路基板にスパイラルスロットアンテナを形成するため、アンテナ専用の誘電体部品が不要となり大幅にコストを削減できる。 According to the second aspect of the present invention, since the spiral slot antenna is formed on the multilayer circuit board constituting the wireless device, a dielectric component dedicated to the antenna is not required, and the cost can be greatly reduced.
以下、本発明の実施の形態について、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は、本発明の実施の形態に係るスパイラルスロットアンテナの構成を示し、(a)は斜視図、(b)は分解平面図、(c)は断面図である。 1A and 1B show a configuration of a spiral slot antenna according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a perspective view, FIG. 1B is an exploded plan view, and FIG.
スパイラルスロットアンテナは、同一寸法の平板状の誘電体1および2と、誘電体1および2の間に配置された同一寸法の導体板3との三層構造からなる。誘電体1および2と導体板3の三層構造は、たとえば、それぞれ低誘電率の誘電体からなる表面層(誘電体1)および裏面層(誘電体2)の間に導体からなる内層(導体板3)を挟み込んだ三層基板が利用される。
The spiral slot antenna has a three-layer structure of
内層となる導体板3は、たとえば、誘電体1または2の表面に印刷により形成される。また、導体板3には、一対の所定幅のスパイラル状スロット6および7が形成され、これらの最外周のスロット端は、同幅に形成された結合用スロット8で接続されている。
The
スパイラル状スロット6および7は、内層の必要な場所に角形スパイラル状にその巻き方向が同一方向になるように構成される。なお、本実施の形態ではスパイラル状スロット6および7は、角形スパイラル状に形成されているが、広帯域化を考慮する場合アルキメデス形状スパイラルの構造などを用いても良い。アンテナをさらに小型化する場合には、スロット幅およびスロット間隔を狭くすることで実現できる。
The
表面層となる誘電体1の表面側には、マイクロストリップ線路4が構成されている。また、裏面層となる誘電体2の裏面側(導体板3と接する面の反対側)にはマイクロストリップ線路5が構成されている。マイクロストリップ線路4および5は、誘電体1および2の表面に印刷によって設けられた一定幅の細長形状を有するストリップ導体によって形成される。マイクロストリップ線路4および5の各先端は、それぞれ、結合用スロット8のほぼ中間部の両側の導体部分に、誘電体1および2にそれぞれ構成されたスルーホール9および10を介して接続され、それにより、マイクロストリップ線路4および5は、スパイラル状スロット6および7へ給電するための平衡伝送線路を構成する。
A
上述の構成のスパイラルスロットアンテナは、平衡伝送線路を構成するマイクロストリップ線路4および5から供給される励振信号で結合用スロット8を介してスパイラル状スロット6および7を励振すると、各スパイラルスロット状6,7の巻き方向は同一方向に設定してあるので、各スロットに流入する磁流によって各スパイラル状スロット6,7から放射される直線偏波における電界ベクトルの方向が同一となり、合成された放射界偏波は双方向の直線偏波となる。
When the
次に、スパイラルスロットアンテナの実施例について説明する。この実施例では、スパイラル状スロット6および7のスロット幅と間隔を0.0012λとして、スパイラルスロットアンテナ全体の形状を約0.08λ×0.04λで構成した場合のスパイラルスロットアンテナとその特性について説明する。
Next, an embodiment of the spiral slot antenna will be described. In this embodiment, the spiral slot antenna and its characteristics when the slot width and interval of the
この構成では、低誘電率の全体厚さ0.8mmの三層基板を用いている。三層基板の誘電体1,2間にある内層の導体板3に、前述のスパイラル状スロット6および7を一対で構成する。
In this configuration, a three-layer substrate having a low dielectric constant and an overall thickness of 0.8 mm is used. A pair of the
すなわち、この三層基板は、無線LAN装置を構成する多層プリント基板が利用され、多層プリント基板の表裏面の一方または両方に、無線LAN装置を構成する電子部品が実装される回路パターンが印刷されていると共に、表裏面の両方にマイクロストリップ線路4および5が印刷され、表面層または裏面層となるいずれか一方の誘電体における他方の誘電体と対向する面には、アンテナ素子となるスパイラル状スロット6,7が形成された導体板3が内層として印刷により形成されたものである。
That is, as this three-layer board, a multilayer printed board constituting a wireless LAN device is used, and a circuit pattern on which electronic components constituting the wireless LAN device are mounted is printed on one or both of the front and back surfaces of the multilayer printed board. In addition, the
具体的には、たとえば、図2に示すように、三層プリント基板の表裏面の一方に無線LAN装置を構成する電子部品、たとえばRFデバイス11が実装される回路パターンが印刷されていると共に、表裏面の両方にマイクロストリップ線路4および5が印刷され、表面層または裏面層となるいずれか一方の誘電体における他方の誘電体と対向する面には、アンテナ素子となるスパイラル状スロット6,7が形成された導体板3が内層として印刷により形成されている。RFデバイス11の一方の端子11aは、マイクロストリップ線路4の一端に接続され、他方の端子11bは、表裏面を貫通するスルーホール12を介してマイクロストリップ線路5の一端に接続されている。マイクロストリップ線路4および5の他端は、それぞれ、結合用スロット8のほぼ中間部の両側の導体3,3部分に、三層プリント基板の表裏面の誘電体と内層3間に設けられたスルーホール9および10を介して接続されている。
Specifically, for example, as shown in FIG. 2, a circuit pattern on which an electronic component that constitutes a wireless LAN device, such as an
一対のスパイラル状スロット6,7の巻き方向は同一方向として、それぞれの最外周のスロット端の相互を同幅の長さ0.004λの結合用スロット8で接続する。スロットへの給電は、一対のスパイラル状スロット6,7を接続した結合用スロット8の中央部の両側導体部へ、それぞれスルーホール9および10を介して、表面層および裏面層に構成したマイクロストリップ線路4,5による平衡伝送線路で給電を行う。
The winding directions of the pair of
図3に示すように、このような構成のスパイラルスロットアンテナのVSWR(電圧定在波比)特性は、共振周波数f0 、帯域幅300kHzにて電圧定在波比2.0以下が得られている。 As shown in FIG. 3, the VSWR (voltage standing wave ratio) characteristic of the spiral slot antenna having such a configuration is such that the voltage standing wave ratio is 2.0 or less at the resonance frequency f 0 and the bandwidth of 300 kHz. Yes.
また、図4に示すように、スパイラルスロットアンテナの入力インピーダンス特性は、共振周波数f0 にてほぼ50Ωであることから、通常のスロットアンテナへの給電の際に必要となっているインピーダンス変換回路等が不要で給電線への接続が可能となっている。 As shown in FIG. 4, since the input impedance characteristic of the spiral slot antenna is approximately 50Ω at the resonance frequency f 0 , an impedance conversion circuit or the like required for power feeding to a normal slot antenna, etc. Is not required and can be connected to the feeder line.
また、図5に示すように、スパイラルスロットアンテナのX−Z面の放射パターン特性は、三層基板の断面線に一致する角度0度と180度を結ぶ線に対して上下両方向(すなわち、三層基板の表裏面に対して垂直な方向)に強く放射する特性となっている。なお、Y−Z面の放射パターン特性も、X−Z面の放射パターン特性と同等の特性となる。
Further, as shown in FIG. 5, the radiation pattern characteristic of the XZ plane of the spiral slot antenna is in both the vertical direction (ie, three directions) with respect to a
以上のように、無線LAN装置に用いられるスパイラルスロットアンテナとして、無線LAN装置回路基板の内層にスパイラル状の狭間隔スロット構造のアンテナを形成して、内層と表裏層により平衡給電路を構成して給電するアンテナとすることで、インピーダンスの変換回路等が不要な上、装置基板表裏面に対して垂直な両方向への指向性が得られ、装置外への突出部もなく、0.08λ×0.04λという小型なアンテナを実現した。 As described above, as a spiral slot antenna used in a wireless LAN device, a spiral narrow slot structure antenna is formed on the inner layer of the wireless LAN device circuit board, and a balanced feeding path is configured by the inner layer and the front and back layers. By using an antenna to feed power, an impedance conversion circuit or the like is unnecessary, directivity in both directions perpendicular to the front and back surfaces of the device substrate can be obtained, and there is no protrusion to the outside of the device, and 0.08λ × 0 A small antenna of .04λ was realized.
また、無線LAN装置を構成する多層回路基板にスパイラルスロットアンテナを形成するため、アンテナ専用の誘電体部品が不要となり大幅にコストを削減できる。また、アンテナ素子を印刷で作成するので量産性が良い。 Further, since the spiral slot antenna is formed on the multilayer circuit board constituting the wireless LAN device, a dielectric component dedicated to the antenna is not required, and the cost can be greatly reduced. Further, since the antenna element is created by printing, mass productivity is good.
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。 As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to this, and various modifications and applications are possible.
1 誘電体(第1の誘電体)
2 誘電体(第2の誘電体)
3 導体板
4 マイクロストリップ線路
5 マイクロストリップ線路
6 スパイラル状スロット
7 スパイラル状スロット
8 結合用スロット
9 スルーホール
10 スルーホール
1 Dielectric (first dielectric)
2 Dielectric (second dielectric)
3
Claims (2)
前記多層基板は、アンテナを使用する無線装置を構成する多層プリント基板が使用され、多層プリント基板の表裏面の一方または両方に、前記無線装置を構成する電子部品が実装される回路パターンが設けられていると共に、表裏面の両方に前記マイクロストリップ線路が設けられ、表面層または裏面層となるいずれか一方の前記誘電体における他方の前記誘電体と対向する面には、アンテナ素子となる前記スパイラル状スロットが形成された前記導体板が設けられていることを特徴とするスパイラルスロットアンテナ。 The spiral slot antenna according to claim 1, wherein
As the multilayer board, a multilayer printed board constituting a wireless device using an antenna is used, and a circuit pattern on which electronic parts constituting the wireless device are mounted is provided on one or both of the front and back surfaces of the multilayer printed board. In addition, the microstrip line is provided on both of the front and back surfaces, and the spiral that serves as an antenna element is provided on the surface of either one of the dielectrics that becomes the front surface layer or the back surface layer that faces the other dielectric material. A spiral slot antenna comprising the conductive plate having a slot formed therein.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9680211B2 (en) | 2014-04-15 | 2017-06-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Ultra-wideband antenna |
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- 2007-05-25 JP JP2007138705A patent/JP2008294791A/en not_active Withdrawn
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