JP7306807B2 - Antennas and wireless communication systems - Google Patents

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Description

本発明は、アンテナ、および無線通信システムに関するものである。 The present invention relates to antennas and wireless communication systems.

近年、実用化が進んでいるソフトウェア（software）無線技術を用いた無線通信システムは、様々な周波数や広い帯域幅に対応する必要がある。そのために、無線通信システムが使用する周波数帯を、アンテナが共振可能な複数の周波数帯に分割し、それぞれの周波数帯ごとにアンテナを用意して、アンテナを切替えることが行われている。このようにすると、分割した周波数帯の数だけアンテナが必要となる。更に、アンテナを切替えるために、アンテナ切替え制御機器が必要となり、無線通信システム全体の規模が大きくなる問題があった。 In recent years, wireless communication systems using software wireless technology, which has been put to practical use, need to support various frequencies and wide bandwidths. For this reason, a frequency band used by a wireless communication system is divided into a plurality of frequency bands in which an antenna can resonate, an antenna is prepared for each frequency band, and the antenna is switched. In this way, antennas are required for the number of divided frequency bands. Furthermore, in order to switch the antennas, an antenna switching control device is required, which causes the problem of increasing the scale of the entire wireless communication system.

そこで、無線通信システムの周波数帯の分割数を少なくするために、アンテナの共振周波数の広帯域化が望まれている。 Therefore, in order to reduce the number of divisions of the frequency band of the radio communication system, it is desired to broaden the resonance frequency of the antenna.

特許文献１には、アンテナの広帯域化技術の一例が示されている。 Patent Literature 1 discloses an example of a technique for widening the band of an antenna.

特開２００７－３２５１４７号公報JP 2007-325147 A

上述した特許文献１は、線状の導体と磁性体チップアンテナ（chip antenna）の組み合わせによって、広帯域化を図っている。この構成の場合、アンテナの共振周波数を決定するのは、磁性体チップの形状と磁性体チップを連結する線状の導体の長さであるため、共振周波数の微調整が行いづらくなっている。 The aforementioned Patent Document 1 attempts to widen the band by combining a linear conductor and a magnetic chip antenna. In this configuration, the resonance frequency of the antenna is determined by the shape of the magnetic chip and the length of the linear conductor connecting the magnetic chips, so fine adjustment of the resonance frequency is difficult.

本発明の目的は、上述した課題を鑑み、共振周波数の微調整が容易で、広い周波数帯域で使用可能なアンテナ、およびこの様なアンテナを備える無線通信システムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention, in view of the above-described problems, to provide an antenna that facilitates fine tuning of the resonance frequency and that can be used in a wide frequency band, and a wireless communication system that includes such an antenna.

上記の目的を達成するために、本発明のアンテナは、線状導体の長手方向の途中に複数の等しい形状の球状導体を有する第１のアンテナ素子と、前記第１のアンテナ素子の前記線状導体の一端の外側近傍で前記線状導体の前記長手方向の中心線の延長上の点を通る仮想的な平面を対称面として前記第１のアンテナ素子と面対称である第２のアンテナ素子とを備える。 In order to achieve the above object, the antenna of the present invention includes: a first antenna element having a plurality of spherical conductors of equal shape in the middle of the longitudinal direction of the linear conductor; a second antenna element that is plane-symmetrical with the first antenna element with a virtual plane passing through a point on the extension of the longitudinal center line of the linear conductor near the outside of one end of the conductor as a plane of symmetry; Prepare.

上記の目的を達成するために、本発明の無線通信システムは、線状導体の長手方向の途中に複数の等しい形状の球状導体を有する第１のアンテナ素子と、前記第１のアンテナ素子の前記線状導体の一端の外側近傍で前記線状導体の前記長手方向の中心線の延長上の点を通る仮想的な平面を対称面として前記第１のアンテナ素子と面対称である第２のアンテナ素子とを備えるアンテナと、前記アンテナに接続される無線通信機とを備える。 In order to achieve the above object, the radio communication system of the present invention provides a first antenna element having a plurality of spherical conductors of equal shape midway in the longitudinal direction of the linear conductor, and the first antenna element of the first antenna element. A second antenna that is symmetrical with the first antenna element with a virtual plane passing through a point on the extension of the longitudinal center line of the linear conductor near the outside of one end of the linear conductor as a plane of symmetry. and a wireless communication device connected to the antenna.

本発明によれば、共振周波数の微調整が容易で、広い周波数帯域で使用可能なアンテナ、およびこの様なアンテナを備える無線通信システムを提供することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to provide an antenna that facilitates fine adjustment of the resonance frequency and that can be used in a wide frequency band, and a wireless communication system that includes such an antenna.

第１の実施形態の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of 1st Embodiment. 第１の実施形態の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of 1st Embodiment. 第２の実施形態の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of 2nd Embodiment. 一般的なダイポールアンテナの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a general dipole antenna. 一般的なダイポールアンテナの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of a general dipole antenna. 一般的なダイポールアンテナの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of a general dipole antenna. 第３の実施形態の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of 3rd Embodiment. 第３の実施形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of 3rd Embodiment. 第３の実施形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of 3rd Embodiment. 第２の実施形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of 2nd Embodiment.

［第１の実施形態］
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 [First embodiment]
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１に第１の実施形態の構成を示す。 FIG. 1 shows the configuration of the first embodiment.

本実施形態のアンテナ１００は、第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子２０とを備える。第１のアンテナ素子１０は、線状導体１１の長手方向の途中に複数の等しい形状の球状導体１２を有する。また、第２のアンテナ素子２０は、前記第１のアンテナ素子１０の前記線状導体１１の一端の外側近傍で前記線状導体１１の前記長手方向の中心線の延長上の点３１を通る平面を対称面３２として前記第１のアンテナ素子１０と面対称である。 Antenna 100 of this embodiment comprises a first antenna element 10 and a second antenna element 20 . The first antenna element 10 has a plurality of equally shaped spherical conductors 12 in the middle of the longitudinal direction of the linear conductor 11 . Further, the second antenna element 20 is a plane passing through a point 31 on the extension of the center line of the linear conductor 11 in the longitudinal direction near the outside of one end of the linear conductor 11 of the first antenna element 10. is plane-symmetrical with the first antenna element 10 with the plane of symmetry 32 of .

上記の構成のアンテナ１００では、高周波電流は球状導体１２の表面と、外観として見える線状導体１１に流れる。球状導体１２の内部に隠れる線状導体１１には、高周波電流はほとんど流れない。 In the antenna 100 having the above configuration, the high-frequency current flows through the surface of the spherical conductor 12 and the linear conductor 11 visible externally. Almost no high-frequency current flows through the linear conductor 11 hidden inside the spherical conductor 12 .

この様な構成とすることで、本実施形態のアンテナ１００は、一般的に用いられるダイポールアンテナ（dipole antenna）と比べて広い帯域の周波数で使用可能となる。 With such a configuration, the antenna 100 of this embodiment can be used in a wider frequency band than a dipole antenna that is generally used.

ここで、アンテナの電気長Ｌは、共振周波数ｆと、次の関係がある。但し、ｃは光速である。 Here, the electrical length L of the antenna has the following relationship with the resonance frequency f. However, c is the speed of light.

ｆ＝ｃ／（２×Ｌ）
アンテナの電気長は球状導体１２の数に比例して段階的に変化するが、本実施形態のアンテナ１００は、球状導体１２が連なる外側に線状導体１１の一部が突出している。そのため、この突出部分の長さを調整することによって、アンテナ１００の共振周波数の微調整が容易に可能となっている。 f=c/(2×L)
The electrical length of the antenna changes stepwise in proportion to the number of spherical conductors 12, but in the antenna 100 of this embodiment, a portion of the linear conductor 11 protrudes outside where the spherical conductors 12 continue. Therefore, fine adjustment of the resonance frequency of the antenna 100 can be easily performed by adjusting the length of the projecting portion.

以上説明した様に、本実施形態のアンテナ１００は、共振周波数の微調整が容易で、広い周波数帯域で使用可能なアンテナを実現することができる。
［第１の実施形態の変形例］
尚、図２に示すアンテナ１１０の様に、第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子２０が、一直線上に配置されることも当然可能である。 As described above, the antenna 100 of the present embodiment facilitates fine adjustment of the resonance frequency and can be used in a wide frequency band.
[Modification of First Embodiment]
Incidentally, like the antenna 110 shown in FIG. 2, the first antenna element 10 and the second antenna element 20 can of course be arranged on a straight line.

アンテナ１１０の場合、第２のアンテナ素子２０は、第１のアンテナ素子１０の線状導体１１の一端の外側近傍で線状導体１１の長手方向の中心線の延長上の点３１を対象の中心として、点対称であると表現してもよい。 In the case of the antenna 110 , the second antenna element 20 is positioned near the outer side of one end of the linear conductor 11 of the first antenna element 10 with a point 31 on the extension of the longitudinal centerline of the linear conductor 11 as the center of interest. , it can be expressed as being point symmetrical.

アンテナ１１０はアンテナ１００と比べて、基本的なダイポールアンテナに類似した形状であるので、自然な形状ともいえる。そこで、以下の実施形態では、第１の実施形態の構成をアンテナ１１０として記載するが、アンテナ１００の様な形状であっても本質的な効果は変わらない。 Since the antenna 110 has a shape similar to a basic dipole antenna compared to the antenna 100, it can be said to have a natural shape. Therefore, in the following embodiments, the configuration of the first embodiment will be described as the antenna 110, but even if the configuration is similar to that of the antenna 100, the essential effects are the same.

尚、球状導体１２は中空であってもよく、プラスチック（plastic）などの樹脂で形成される球体の表面に、金、銀、銅などの導体のめっきを施したものであってもよい。いずれの場合も、アンテナの使用周波数における表皮効果を考慮して、損失が小さくなる様に充分な導体の厚みとする。また、いずれの場合も、線状導体１１は、球状導体１２の導体表面同士を接続していればよく、球状導体１２の内部で接続されている必要はない。
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態のアンテナ２００について、図３乃至図１３を参照して説明する。
［構成の説明］
図３に、第２の実施形態のアンテナ２００の構成を示す。 The spherical conductor 12 may be hollow, or may be a spherical body made of resin such as plastic, and the surface of which is plated with a conductor such as gold, silver, or copper. In either case, considering the skin effect at the operating frequency of the antenna, the thickness of the conductor should be sufficient to reduce the loss. In either case, the linear conductors 11 need only connect the conductor surfaces of the spherical conductors 12 and need not be connected inside the spherical conductors 12 .
[Second embodiment]
Next, the antenna 200 of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 13. FIG.
[Description of configuration]
FIG. 3 shows the configuration of the antenna 200 of the second embodiment.

第２の実施形態のアンテナ２００は、第１の実施形態のアンテナ１１０の第１のアンテナ素子１０の点３１の近傍側の一端と、第２のアンテナ素子２０の点３１の近傍側の一端との間に高周波電力を印加する給電部３３を備えている。
［動作の説明］
次に第２の実施形態のアンテナ２００の動作を説明する。 The antenna 200 of the second embodiment includes one end of the first antenna element 10 of the antenna 110 of the first embodiment near the point 31 and one end of the second antenna element 20 near the point 31. A power supply unit 33 for applying high-frequency power is provided between.
[Explanation of operation]
Next, operation of the antenna 200 of the second embodiment will be described.

図４に示す様な２つの球状導体１２に対して、給電部３３から高周波電力を印加するアンテナ２１０のインピーダンス（impedance）を計算すると、図５のスミスチャート（smith chart）に示す様なインピーダンスＺ１となる。 Calculation of the impedance of the antenna 210 to which the high-frequency power is applied from the feeding section 33 to the two spherical conductors 12 as shown in FIG. becomes.

スミスチャートでは、次の様にインピーダンスが描かれる。円の左右方向の直径は純抵抗分を表し、円の上半分は正のリアクタンス（reactance）成分であるインダクタンス（inductance）成分を、円の下半分は負のリアクタンス成分であるキャパシタンス（capacitance）成分を表す。水平方向直径の左端は純抵抗成分、リアクタンス成分ともにゼロ。水平方向直径の右端は純抵抗成分、リアクタンス成分ともに無限、伝送線路の特性インピーダンス、例えば５０オームは、円の中心に位置する。 In the Smith chart, impedance is drawn as follows. The diameter of the circle in the horizontal direction represents the pure resistance component, the upper half of the circle represents the inductance component, which is a positive reactance component, and the lower half of the circle represents the capacitance component, which is a negative reactance component. represents Both pure resistance and reactance components are zero at the left end of the horizontal diameter. Both the pure resistance component and the reactance component are infinite at the right end of the horizontal diameter, and the characteristic impedance of the transmission line, eg, 50 ohms, is located at the center of the circle.

従って、アンテナが周波数ｆ１で共振するとは、アンテナに印加する高周波電力の周波数を変化させた時のインピーダンスＺ１のスミスチャート上の軌跡が、周波数ｆ１でスミスチャートの中心に近づくことである。図５では、アンテナ２１０が、周波数ｆ１で共振していることが認められる。 Therefore, when the antenna resonates at frequency f1, the locus on the Smith chart of the impedance Z1 when the frequency of the high-frequency power applied to the antenna is changed approaches the center of the Smith chart at frequency f1. In FIG. 5, it can be seen that antenna 210 is resonating at frequency f1.

また、図４のアンテナ２１０の等価回路は、図６に示す様に抵抗成分Ｒ１、インダクタンスＬ１、キャパシタンスＣ１による周波数ｆ１における直列共振回路と考えられる。 Also, the equivalent circuit of the antenna 210 in FIG. 4 can be considered as a series resonance circuit at the frequency f1 with the resistance component R1, the inductance L1, and the capacitance C1 as shown in FIG.

この際、ｆ１＝１／（２π・root（Ｌ１・Ｃ１））である。ここでrootは平方根を表す。 At this time, f1=1/(2π·root(L1·C1)). where root represents the square root.

次に、図４のアンテナ２１０に対して、図７に示すアンテナ２２０の様に、給電部３３と元からある左右の球状導体１２の間に、それぞれ１個の球状導体１２を付加する。付加した球状導体１２は、図８に示す等価回路で示されると考えられる。 Next, like the antenna 220 shown in FIG. 7, one spherical conductor 12 is added between the feeding portion 33 and the original left and right spherical conductors 12 to the antenna 210 shown in FIG. The added spherical conductor 12 is considered to be represented by the equivalent circuit shown in FIG.

図９を用いて、球状導体を付加したアンテナ２２０のインピーダンスについて説明する。説明にあたって、図８の等価回路も参照する。 The impedance of the antenna 220 to which the spherical conductor is added will be described with reference to FIG. For the explanation, the equivalent circuit of FIG. 8 is also referred to.

元々の球状導体１２が左右１個ずつのアンテナのインピーダンスＺ１に、ＺＬの並列共振回路が並列に装荷されている。そして、Ｚ１とＺＬの並列回路のインピーダンスは、図９の、Ｚ１／／ＺＬで表される。そして、Ｚ１でキャパシタンス成分を呈し、ＺＬでインダクタンス成分を呈する周波数で並列共振となる。 The original spherical conductor 12 is loaded in parallel with the impedance Z1 of the left and right antennas and the parallel resonant circuit ZL. The impedance of the parallel circuit of Z1 and ZL is represented by Z1//ZL in FIG. Parallel resonance occurs at a frequency that exhibits a capacitance component at Z1 and an inductance component at ZL.

さらに直列にコンデンサＣ２´が装荷されることで、ＺＬ´のインピーダンスとなり、スミスチャート上にループ（loop）を描いていることがわかる。また、図８のＬ２´は、球状導体の物理的長さに起因するインダクタンス成分である。 Further, by loading the capacitor C2' in series, the impedance becomes ZL', and it can be seen that a loop is drawn on the Smith chart. Also, L2' in FIG. 8 is an inductance component resulting from the physical length of the spherical conductor.

球状導体１２を更に増やすと、図８の等価回路も球状導体の増加分だけ付加されて、上述のインピーダンスの変化が繰り返される。つまり、アンテナ２００は図１０に示す様な等価回路として考えられる。その結果、アンテナのインピーダンスは、例えば後述の図１２に示す様にスミスチャート上の中心、即ち伝送線路の特性インピーダンス（例えば５０オーム）に近い位置で複数の円を描き、広帯域化が実現される。 If the number of spherical conductors 12 is further increased, the equivalent circuit of FIG. 8 is also added by the number of spherical conductors increased, and the above impedance change is repeated. That is, the antenna 200 can be considered as an equivalent circuit as shown in FIG. As a result, the impedance of the antenna draws a plurality of circles at the center of the Smith chart, that is, at a position close to the characteristic impedance (eg, 50 ohms) of the transmission line, as shown in FIG. 12, which will be described later. .

上記の様に動作するアンテナ２００の具体的な実施例として、図１１に示すアンテナ２３０について説明する。 As a specific example of the antenna 200 that operates as described above, an antenna 230 shown in FIG. 11 will be described.

アンテナ２３０は、給電部を中心として、球状導体１２を左右それぞれ７個ずつ配置したものである。 The antenna 230 has seven spherical conductors 12 arranged on each of the left and right sides of the feeding portion.

球状導体１２の直径は７０ミリメートル、球状導体１２同士の間隔は３ミリメートル、最も外側の球状導体１２から突出している線状導体の長さは６７．５ミリメートルである。また、給電部３３を挟む第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子２０の間隔は４ミリメートルである。アンテナ２３０の全長は１１５５ミリメートルである。 The diameter of the spherical conductors 12 is 70 mm, the distance between the spherical conductors 12 is 3 mm, and the length of the linear conductor protruding from the outermost spherical conductor 12 is 67.5 mm. Further, the distance between the first antenna element 10 and the second antenna element 20 sandwiching the feeding portion 33 is 4 millimeters. The total length of antenna 230 is 1155 millimeters.

この様な形状のアンテナ２３０のインピーダンスを計算してスミスチャートに示したものが、図１２である。ここでは、１００ＭＨｚから１．６ＧＨｚのインピーダンスを示している。また、同じインピーダンスをＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）のグラフで示したものが、図１３である。 FIG. 12 is a Smith chart showing the calculated impedance of the antenna 230 having such a shape. Here, impedances from 100 MHz to 1.6 GHz are shown. FIG. 13 is a graph of VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) showing the same impedance.

ここで、アンテナ２３０の特性を、図１４に示す構成の一般的なダイポールアンテナの特性と比較する。図１４に示すダイポールアンテナは、左右それぞれの線状導体１１が５７７．５ミリメートル、全長が１１５５ミリメートルとしている。このダイポールアンテナのインピーダンスを計算して、スミスチャートに表したものを図１５に示す。ここでも図１２と同様に１００ＭＨｚから１．６ＧＨｚのインピーダンスを示している。また、図１５と同じ周波数範囲のＶＳＷＲを図１６に示す。 Here, the characteristics of the antenna 230 are compared with the characteristics of a general dipole antenna having the configuration shown in FIG. The dipole antenna shown in FIG. 14 has left and right linear conductors 11 of 577.5 mm and a total length of 1155 mm. The calculated impedance of this dipole antenna is shown in FIG. 15 as a Smith chart. Here, as in FIG. 12, impedances from 100 MHz to 1.6 GHz are shown. 16 shows VSWR in the same frequency range as in FIG.

前述の様に、スミスチャートでは、伝送線路の特性インピーダンス、例えば５０オームは、円の中心に位置する。そのため、アンテナが伝送線路と整合が取れる状態は、インピーダンスの軌跡が、スミスチャートの中心付近に存在することである。 As mentioned above, in the Smith chart, the characteristic impedance of the transmission line, eg, 50 ohms, is located in the center of the circle. Therefore, the state in which the antenna can be matched with the transmission line is when the locus of impedance exists near the center of the Smith chart.

図１２に示すアンテナ２３０のインピーダンスの軌跡と、図１５に示すダイポールアンテナのインピーダンスの軌跡を比べると、図１２の方が、インピーダンスの軌跡は中心付近で複数の円を描いている。 Comparing the impedance locus of the antenna 230 shown in FIG. 12 with the impedance locus of the dipole antenna shown in FIG. 15, the impedance locus of FIG. 12 draws a plurality of circles near the center.

また、図１３に示すアンテナ２３０のＶＳＷＲと、図１６に示すダイポールアンテナのＶＳＷＲのグラフからも、アンテナ２３０は、一般的なダイポールアンテナより、広い周波数で伝送線路とインピーダンス整合が取れていることが認められる。 Also, from the graph of the VSWR of the antenna 230 shown in FIG. 13 and the VSWR of the dipole antenna shown in FIG. Is recognized.

従って、本実施形態のアンテナ２３０は、一般的なダイポールアンテナと比べて、広い周波数で使用可能である。 Therefore, the antenna 230 of this embodiment can be used over a wider range of frequencies than a general dipole antenna.

尚、アンテナの電気長は球状導体１２の数に比例して段階的に変化するが、本実施形態のアンテナ２３０は、球状導体１２が連なる外側に線状導体１１の一部が突出している。そのため、この突出部分の長さを調整することによって、アンテナ２３０の共振周波数の微調整が容易に可能となっている。 Although the electrical length of the antenna changes stepwise in proportion to the number of spherical conductors 12, in the antenna 230 of this embodiment, a portion of the linear conductor 11 protrudes outside the continuous spherical conductors 12. FIG. Therefore, fine adjustment of the resonance frequency of the antenna 230 can be easily performed by adjusting the length of the projecting portion.

以上、アンテナ２３０の例で説明した様に、本実施形態のアンテナ２００は、共振周波数の微調整が容易で、広い周波数帯域で使用可能なアンテナを実現することができる。
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態のアンテナ３００について、図１７乃至図１９を参照して説明する。
［構成の説明］
図１７に、第３の実施形態のアンテナ３００の構成を示す。 As described above with the example of the antenna 230, the antenna 200 of the present embodiment can easily finely adjust the resonance frequency and can be used in a wide frequency band.
[Third embodiment]
Next, the antenna 300 of the third embodiment will be described with reference to FIGS. 17 to 19. FIG.
[Description of configuration]
FIG. 17 shows the configuration of the antenna 300 of the third embodiment.

第３の実施形態のアンテナ３００は、第２の実施形態のアンテナ２３０の第１のアンテナ素子１０が第１のアンテナ素子５０に置きかえられている。また、第２の実施形態のアンテナ２３０の第２のアンテナ素子２０が、アンテナ３００では第２のアンテナ素子６０に置きかえられている。 In the antenna 300 of the third embodiment, the first antenna element 10 of the antenna 230 of the second embodiment is replaced with the first antenna element 50 . Also, the second antenna element 20 of the antenna 230 of the second embodiment is replaced with the second antenna element 60 in the antenna 300. FIG.

そして、第２の実施形態のアンテナ２３０の第１のアンテナ素子１０の給電部３３の側の球状導体１２と隣接しあう３つの球状導体の、線状導体１１の長手方向と垂直で前記球状導体１２の中心を通る断面の円周どうしを導体面で覆う接続素子１３を備える。 Then, three spherical conductors adjacent to the spherical conductor 12 on the feeding portion 33 side of the first antenna element 10 of the antenna 230 of the second embodiment are perpendicular to the longitudinal direction of the linear conductor 11 and the spherical conductor A connection element 13 is provided in which the circumferences of a cross section passing through the center of 12 are covered with a conductor surface.

ここで、隣接しあう３個の球状導体１２を接続素子１３で接続すると記したが、実際には、３個のうち、端の２個以外の球状導体は接続素子１３の内部にかくれてしまうので、削除して良い。 Here, it is described that the three spherical conductors 12 adjacent to each other are connected by the connecting element 13, but in reality, among the three spherical conductors, the spherical conductors other than the two at the ends are hidden inside the connecting element 13. so you can delete it.

また、接続素子１３は中空であってもよく、プラスチックなどの樹脂で形成される球体の表面に導体のめっきを施したものであってもよい。ただし、接続素子１３と接続される端の２個の球状導体１２の外形とは導電している必要がある。中空の導電体で形成する場合も、樹脂に導体のめっきを施した場合も、アンテナの使用周波数における表皮効果を考慮して、損失が小さくなる様に充分な導体の厚みとする。 Moreover, the connection element 13 may be hollow, or may be a sphere formed of a resin such as plastic, and the surface of which is plated with a conductor. However, the connecting element 13 and the outer shape of the two spherical conductors 12 at the ends to be connected must be electrically conductive. Whether the antenna is made of a hollow conductor or the resin is plated with a conductor, the thickness of the conductor should be sufficient to reduce the loss in consideration of the skin effect at the operating frequency of the antenna.

本実施形態のアンテナ３００は、第１のアンテナ素子５０の球状導体７個のうち、３個が接続素子１３で接続される。 In the antenna 300 of this embodiment, three of the seven spherical conductors of the first antenna element 50 are connected by the connection element 13 .

しかし、球状導体１２の数は３個以上であってもよく、接続素子１３は、最も給電部３３よりの球状導体１２と、隣接する２個以上の球状導体を接続することでも良い。 However, the number of spherical conductors 12 may be three or more, and the connection element 13 may connect the spherical conductor 12 closest to the feeding portion 33 to two or more adjacent spherical conductors.

ここでは、球状導体１２が７個で、そのうち３個が接続素子１３で接続されるアンテナ３００の構成を例として説明する。
［動作の説明］
次に第３の実施形態のアンテナ３００の動作を説明する。 Here, the configuration of the antenna 300 in which there are seven spherical conductors 12 and three of them are connected by the connection element 13 will be described as an example.
[Explanation of operation]
Next, operation of the antenna 300 of the third embodiment will be described.

球状導体１２の直径、球状導体１２同士の間隔、最も外側の球状導体１２から突出している線状導体の長さは、第２の実施形態のアンテナ２３０と同じである。 The diameter of the spherical conductors 12, the interval between the spherical conductors 12, and the length of the linear conductor protruding from the outermost spherical conductor 12 are the same as those of the antenna 230 of the second embodiment.

アンテナ３００のインピーダンスを計算してスミスチャートに示したものが、図１８である。ここでは、図１２と同様に、１００ＭＨｚから１．６ＧＨｚのインピーダンスを示している。また、同じインピーダンスをＶＳＷＲのグラフで示したものが、図１９である。 FIG. 18 is a Smith chart showing the calculated impedance of the antenna 300 . Here, as in FIG. 12, impedances from 100 MHz to 1.6 GHz are shown. FIG. 19 is a VSWR graph showing the same impedance.

前述の様に、スミスチャートでは、伝送線路の特性インピーダンス、例えば５０オームは、円の中心に位置する。そのため、アンテナが伝送線路と整合が取れる状態は、インピーダンスの軌跡が、スミスチャートの中心付近に存在することである。 As mentioned above, in the Smith chart, the characteristic impedance of the transmission line, eg, 50 ohms, is located in the center of the circle. Therefore, the state in which the antenna can be matched with the transmission line is when the locus of impedance exists near the center of the Smith chart.

図１８に示すアンテナ３００のインピーダンスの軌跡と、図１２に示すアンテナ２３０のインピーダンスの軌跡を比べると、アンテナ３００の方がスミスチャートの中心付近にまとまっている。また、図１９に示すアンテナ３００のＶＳＷＲと、図１３に示すアンテナ２３０のＶＳＷＲを比較すると、アンテナ３００は、アンテナ２３０より、広い周波数で伝送線路とインピーダンス整合が取れていて、広い周波数で使用可能であることが認められる。 Comparing the impedance locus of the antenna 300 shown in FIG. 18 with the impedance locus of the antenna 230 shown in FIG. 12, the antenna 300 is closer to the center of the Smith chart. Also, when comparing the VSWR of the antenna 300 shown in FIG. 19 and the VSWR of the antenna 230 shown in FIG. It is recognized that

尚、アンテナ３００は、球状導体１２が連なる外側に線状導体１１の一部が突出していることで、アンテナ３００の共振周波数の微調整が容易に可能であることは、アンテナ２３０と同じである。 As in the case of the antenna 230, the antenna 300 can easily finely adjust the resonance frequency of the antenna 300 by protruding part of the linear conductor 11 outside the continuous spherical conductor 12. .

以上説明した様に、本実施形態のアンテナ３００は、接続素子１３を設けることにより、第２の実施形態のアンテナ２３０と比べて、広い周波数帯域で使用可能なアンテナを実現することができる。 As described above, the antenna 300 of this embodiment can be used in a wider frequency band than the antenna 230 of the second embodiment by providing the connection element 13 .

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、次のように拡張または変形できる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be expanded or modified as follows.

第２の実施形態および第３の実施形態の給電部３３の部分を、高周波電力を印加するのではなく電気的に短絡することで、他のアンテナと電磁気的に結合する無給電アンテナを実現してもよい。この様にすることで、他のアンテナと共に無給電アンテナが動作して、他のアンテナだけの放射特性とは異なる放射特性を実現可能である。 By electrically short-circuiting the feeding portion 33 of the second and third embodiments instead of applying high-frequency power, a parasitic antenna that is electromagnetically coupled with another antenna is realized. may By doing so, the parasitic antenna operates together with other antennas, and a radiation characteristic different from that of only the other antennas can be realized.

また、上記実施形態に示されるアンテナと無線通信機とを接続することによって、無線通信システムを実現することも可能である。図２０は、第２の実施形態のアンテナ２００の給電部３３と、無線通信機４１０を高周波ケーブル４２０で接続する無線通信システム４００の例を示している。
A wireless communication system can also be realized by connecting the antenna and the wireless communication device shown in the above embodiments. FIG. 20 shows an example of a wireless communication system 400 that connects the power feeding section 33 of the antenna 200 of the second embodiment and a wireless communication device 410 with a high frequency cable 420 .

１０ 第１のアンテナ素子
１１ 線状導体
１２ 球状導体
１３ 接続素子
２０ 第２のアンテナ素子
３１ 点
３２ 対称面
３３ 給電部
５０ 第１のアンテナ素子
６０ 第２のアンテナ素子
１００ アンテナ
１１０ アンテナ
２００ アンテナ
２１０ アンテナ
２２０ アンテナ
２３０ アンテナ
３００ アンテナ
４００ 無線通信システム
４１０ 無線通信機
４２０ 高周波ケーブル 10 First antenna element 11 Linear conductor 12 Spherical conductor 13 Connection element 20 Second antenna element 31 Point 32 Plane of symmetry 33 Feeder 50 First antenna element 60 Second antenna element 100 Antenna 110 Antenna 200 Antenna 210 Antenna 220 antenna 230 antenna 300 antenna 400 wireless communication system 410 wireless communication device 420 high frequency cable

Claims (7)

線状導体の長手方向の途中に複数の等しい形状の球状導体を有し前記複数の球状導体のうち少なくとも１つ以外の前記球状導体の前記長手方向と垂直で前記球状導体の中心を通る断面の円周どうしを導体面で覆った第１のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子の前記線状導体の一端の外側近傍で前記線状導体の前記長手方向の中心線の延長上の点を通る仮想的な平面を対称面として前記第１のアンテナ素子と面対称である第２のアンテナ素子とを備えることを特徴とするアンテナ。 A linear conductor has a plurality of equally shaped spherical conductors in the middle of its longitudinal direction, and has a cross section perpendicular to said longitudinal direction of said spherical conductor other than at least one of said plurality of spherical conductors and passing through the center of said spherical conductor. a first antenna element whose circumferences are covered with a conductor surface;
The first antenna element and the first antenna element with a virtual plane passing through a point on the extension of the longitudinal center line of the linear conductor in the vicinity of the outer side of one end of the linear conductor of the first antenna element as a plane of symmetry. and a second antenna element having plane symmetry. 線状導体の長手方向の途中に複数の等しい形状の球状導体を有し前記複数の球状導体のうち２つ以上の前記球状導体の前記長手方向と垂直で前記球状導体の中心を通る断面の円周どうしを導体面で覆った第１のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子の前記線状導体の一端の外側近傍で前記線状導体の前記長手方向の中心線の延長上の点を対称の中心として前記第１のアンテナ素子と点対称である第２のアンテナ素子とを備えることを特徴とするアンテナ。 A plurality of spherical conductors of the same shape are provided midway along the longitudinal direction of the linear conductor, and two or more of the plurality of spherical conductors have circular cross sections that are perpendicular to the longitudinal direction of the spherical conductors and pass through the centers of the spherical conductors. a first antenna element whose periphery is covered with a conductor surface;
The first antenna element is point-symmetrical to the first antenna element with a point on the extension of the longitudinal center line of the linear conductor in the vicinity of the outer side of one end of the linear conductor of the first antenna element. 2. An antenna, characterized in that it comprises two antenna elements. 前記球状導体は、中空であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ。 3. An antenna according to claim 1, wherein said spherical conductor is hollow. 前記球状導体は、球体の樹脂の表面に導体のめっきを施したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ。 3. The antenna according to claim 1 , wherein the spherical conductor is formed by plating the surface of a spherical resin with a conductor. 前記第１のアンテナ素子の前記点の近傍側の一端と、前記第２のアンテナ素子の前記点の近傍側の一端との間に高周波電力を印加することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアンテナ。 1. A high-frequency power is applied between one end of the first antenna element near the point and one end of the second antenna element near the point. 5. The antenna according to any one of 4 . 前記第１のアンテナ素子の前記点の近傍側の一端と、前記第２のアンテナ素子の前記点の近傍側の一端とは電気的に導通し、他のアンテナと電磁気的に結合する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアンテナ。 2. One end of the first antenna element near the point and one end of the second antenna element near the point are electrically connected and electromagnetically coupled to another antenna. 5. An antenna according to any one of claims 4 to 5. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のアンテナと、
前記アンテナに接続される無線通信機とを備えることを特徴とする無線通信システム。 An antenna according to any one of claims 1 to 6 ;
and a wireless communication device connected to the antenna.
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