JP6772024B2 - アンテナ - Google Patents

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Description

本発明は、回路基板上のプリント配線で構成されたアンテナに関する。
回路基板上にプリント配線で構成した無指向性のアンテナが提案されている。例えば、特許文献1には、回路基板上に形成された放射素子およびアース素子からなるモノポールアンテナが開示されている。
この特許文献1に開示されたモノポールアンテナの場合、水平面無指向性のアンテナ特性を実現できるが、放射素子とアース素子の延出方向が異なっており、コンパクトなアンテナを得ることができない。
また、近年、LTE(Long Term Evolution)帯域等の広い帯域をカバーする広帯域のアンテナが要求されてきている。この特許文献1に開示されたアンテナの場合、広帯域化は困難である。
特開2003−110342号公報
本発明は、上記事情に鑑み、回路基板上のプリント配線で構成された、コンパクトかつ広帯域でダイポールアンテナのような水平面無指向性を有するアンテナを提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明のアンテナは、第1方向に交わる第2方向と比べ第1方向に長尺な、回路基板上の略矩形のアンテナ領域内に配置されたアンテナであって、
上記アンテナ領域の、上記第1方向両端の各短辺と、その第1方向について互いの間に間隔を空けた各位置との間にそれぞれ広がる第1パッドおよび第2パッドと、
上記第1方向について第1パッドと第2パッドとの間であって、アンテナ領域の一方の長辺近傍の給電点から上記第2方向他方の長辺に向かって延び、さらに第1パッド側に折れ曲がり第1方向に延びて第1パッドと容量結合した放射素子と、
第1パッド近傍において放射素子に繋がり、第2方向に往復蛇行しながら第1パッドから離れる向きに第1方向に延びたミアンダ素子と、
上記給電点の、第1方向第2パッド側に隣接した隣接点から第2方向他方の長辺に向かって延び、さらに第2パッド側に折れ曲がり第1方向に延びて第2パッドと容量結合した第3パッドとを備えたことを特徴とする。
本発明のアンテナは、上記の構造を有するアンテナであり、このアンテナによれば、容量結合によりコンパクトかつ広帯域でダイポールアンテナのような水平面無指向性を実現することができる。
ここで、本発明のアンテナにおいて、第1パッド、第2パッド、放射素子、ミアンダ素子、および第3パッドが、回路基板の、互いに同じ側の面に形成されていることが好ましい。
アンテナを構成する要素を回路基板の片面に集中させると、アンテナ設計時の特性の調整やアンテナ製造時のプリント配線が容易となる。
本発明のアンテナによれば、コンパクトかつ広帯域でダイポールアンテナのような水平面無指向性を有するアンテナを回路基板上のプリント配線で構成することができる。
ダイポールアンテナの原理説明図である。 ダイポールアンテナの指向性を示した模式図である。 本発明の一実施形態のアンテナを構成している配線パターンを示した図である。 図3に示すアンテナの周波数特性を示した図である。横軸は周波数、縦軸は電圧定在波比(VSWR)である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
この実施形態のアンテナは、ダイポールアンテナの特性を有する。そこで、ここでは先ず、ダイポールアンテナの原理について説明し、その後、本発明の実施形態の説明に移る。
図1は、ダイポールアンテナの原理説明図である。
ダイポールアンテナ10は、給電点Sに対し2本の直線状の導線(放射素子11とグランド素子12)を両側に対称に取り付けたアンテナである。それら2本の素子11,12は、それぞれ、放射しようとしている電波の波長λの1/4の長さを有する。双方の素子11,12を合わせると、半波長、すなわち(1/2)・λの長さとなる。このため、このダイポールアンテナ10は、半波長ダイポールアンテナと呼ばれる。
図2は、ダイポールアンテナの指向性を示した模式図である。
図2(A)は、ダイポールアンテナ10が延びる方向からダイポールアンテナ10を見たときの指向性を示している。このダイポールアンテナ10を垂直に立てると、この図2(A)に示すように、ダイポールアンテナ10は、水平面無指向性を有し、電波は、水平面全方向にほぼ均等に放射される。
また、図2(B)ダイポールアンテナ10が延びる方向に対し直角の方向からダイポールアンテナ10を見たときの指向性を示している。このダイポールアンテナ10を垂直に立てると、この図2(B)に示すように、ダイポールアンテナ10は、垂直方向に直進性の強い「8の字」の指向性を有する。
図3は、本発明の一実施形態のアンテナを構成している配線パターンを示した図である。
この図3に示すアンテナの説明にあたり、この図3に示した通り、この図3の水平方向をZ方向、垂直方向をY方向と称する。
このアンテナ20は、Y方向と比べZ方向に長尺な、回路基板上の略矩形のアンテナ領域D内に配置されている。アンテナ20のみを搭載した回路基板の場合は、このアンテナ領域Dが回路基板の全域であってもよい。
このアンテナ20は、ローバンド用の第1パッド21およびローバンド用の第2パッド22を有する。これら第1パッド21および第2パッド22は、アンテナ領域Dの、Z方向中央部分に互いの間に間隔を空けて、Z方向両端の各短辺寄りに形成されている。
また、このアンテナ20は、放射素子23を有する。この放射素子23は、Z方向について第1パッド21と第2パッド22との間に形成されている。この放射素子23は、アンテナ領域Dの一方の長辺(図3における下方の長辺)近傍の給電点SからY方向他方の長辺(図3における上方の長辺)に向かって延びている。さらに、この放射素子23は、第1パッド21側に折れ曲がり、Z方向に第1パッド21の近傍にまで延びている。そして、この放射素子23は、Z方向に延びた先端部分において、第1パッド21と容量結合している。
また、このアンテナ20は、ミアンダ素子24を有する。このミアンダ素子24は、第1パッド21近傍において放射素子23に繋がっている。そして、このミアンダ素子24は、Y方向に往復蛇行しながら第1パッド21から離れる向きに、放射素子23の、Y方向に延びる部分の近傍にまで、Z方向に延びている。
さらに、このアンテナ20は、第1接続線25を有する。この第1接続線25は、給電点Sの、Z方向第1パッド21側に隣接した第1隣接点A1からZ方向第1パッド21側に延びて第1パッド21に接続している。
さらに、このアンテナ20は、ハイバンド用の第3パッド26を有する。この第3パッド26は、給電点Sの、Z方向第2パッド側に隣接した第2隣接点A2からY方向に延び、さらに第2パッド22側に折れ曲がりZ方向に延びて、第2パッド22と容量結合している。
また、このアンテナ20は第2接続線27を有する。この第2接続線27は、第2隣接点A2近傍で第3パッド26に繋がり、Z方向第2パッド22側に延びて第2パッド22に繋がっている。
ここで、この図3に示す本実施形態のアンテナ20の場合、そのアンテナ20を構成する各要素21〜27は、回路基板上の、同じ側の面に配置されている。
上記の説明では、放射素子23と第1パッド21との間、および、第3パッド26と第2パッド22との間が容量結合している旨、説明した。ただし、その他にも、第1パッド21とミアンダ素子24との間、ミアンダ素子24と、放射素子23のY方向に延びている部分との間、および、放射素子23と第3パッド26との間も、容量結合により特性が調整されている。
この図3に示すアンテナ20は、図1,図2を参照して説明したダイポールアンテナ10と同様、このアンテナ20をZ方向が上下方向になるように立てた姿勢にしたときにダイポールアンテナのように水平面無指向性を有し、広帯域のアンテナとして作用する。
図4は、図3に示すアンテナの周波数特性を示した図である。横軸は周波数、縦軸は電圧定在波比(VSWR)である。
ここでは、図3に示す形状のアンテナ20により、698−960MHz帯、および、1400−3800MHz帯という、広帯域のアンテナ特性を実現している。
20 アンテナ
21 第1パッド
22 第2パッド
23 放射素子
24 ミアンダ素子
26 第3パッド
D アンテナ領域
S 給電点
A2 第2隣接点(隣接点)

Claims (2)

  1. 第1方向に交わる第2方向と比べ該第1方向に長尺な、回路基板上の略矩形のアンテナ領域内に配置されたアンテナであって、
    前記アンテナ領域の、前記第1方向両端の各短辺と、該第1方向について互いの間に間隔を空けた各位置との間にそれぞれ広がる第1パッドおよび第2パッドと、
    前記第1方向について前記第1パッドと前記第2パッドとの間であって、前記アンテナ領域の一方の長辺近傍の給電点から前記第2方向他方の長辺に向かって延び、さらに前記第1パッド側に折れ曲がり該第1方向に延びて該第1パッドと容量結合した放射素子と、
    前記第1パッド近傍において前記放射素子に繋がり、前記第2方向に往復蛇行しながら該第1パッドから離れる向きに前記第1方向に延びたミアンダ素子と、
    前記給電点の、前記第1方向前記第2パッド側に隣接した隣接点から前記第2方向前記他方の長辺に向かって延び、さらに前記第2パッド側に折れ曲がり該第1方向に延びて該第2パッドと容量結合した第3パッドとを備えたことを特徴とするアンテナ。
  2. 前記第1パッド、前記第2パッド、前記放射素子、前記ミアンダ素子、および前記第3パッドが、前記回路基板の、互いに同じ側の面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
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