KR20010108226A - 임피던스 정합 회로 및 이것을 사용한 안테나 장치 - Google Patents

임피던스 정합 회로 및 이것을 사용한 안테나 장치 Download PDF

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KR20010108226A
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미야자키모리야수
니시노타모추
엔도추토무
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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

소정의 전기 길이를 가진 전송 선로(6b)와, 주파수 f2에서 공진하며, 그보다도 낮은 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이는 병렬 공진 회로(5)를 그 전송 선로에 대해 병렬 접속하여 제 2 정합 회로(8-2)를 구성하며, 안테나(1)의 입력 단자(2)와 이 제 2 정합 회로 사이에 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로(6a)와, 이 전송 선로에 직렬 접속된 커패시턴스 소자(3a)에 의해 형성한 주파수 f2에서의 안테나의 입력 임피던스를 외부 회로(10)의 특성 임피던스로 임피던스 정합시키는 제 1 정합 회로(8-1)를 배치한 것이다.

Description

임피던스 정합 회로 및 이것을 사용한 안테나 장치{Impedance matching circuit and antenna using impedance matching circuit}
도 1은 예를 들면 일본국 공개 특허 공보, 특개평 9-307331호에 도시된 종래의 임피던스 정합 회로를 포함하는 안테나 장치의 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시한 안테나 장치의 회로도, 도 3은 거기서 사용되고 있는 안테나 확대도이다. 이들 각 도면에 있어서, 1은 예를 들면 도 3에 도시하는 바와 같은 칩 안테나 등에 의한 안테나, 2는 이 안테나(1)의 입력 단자이며, 1-2는 안테나(1)의 방사 도체, 12-2는 이 방사 도체(1-2) 외부를 덮는 세라믹 블록이다.
3a는 용량 가변 커패시턴스 소자, 3b는 용량 고정 커패시턴스 소자, 4a는 인덕턴스 소자이며, 7은 그들에 의해 형성되는 임피던스 정합 회로이다. 또한, 상기 용량 가변 커패시턴스 소자(3a)로서는 버렉터 다이오드 등의 액티브 소자가 사용되고 있다.
9는 해당 안테나 장치의 입력 단자이며, 10은 그 입력 단자(9)에 접속된 전원 회로 혹은 RF 회로 등에 의한 외부 회로이다. 12는 안테나(1) 및 임피던스 정합 회로(7)가 탑재되는 유전체 기판이며, 13a, 13b, 13c는 유전체 기판(12) 표면 및 이면에 형성된 접지 도체(ground conductor)이다.
또, 도 4는 상기 안테나(1)의 등가 회로이다. 도 4에 있어서, 2는 안테나(1)의 입력 단자, 3c는 커패시턴스 소자, 4-2는 저항 소자, 4c는 인덕턴스 소자를 도시한다. 즉, 안테나(1)는 이들 직렬 접속된 커패시턴스 소자(3c), 저항 소자(4-2) 및 인덕턴스 소자(4b)에 의한 직렬 공진 회로적인 동작을 갖는 단공진 안테나이다.
다음으로 동작에 대해서 설명한다.
예를 들면, 주파수 f1에서 안테나(1)가 입력 단자(2)에서의 입력 임피던스로서 R1+jX1(R1, X1 모두 양)가 되는 값을 갖고 있는 것으로 한다. 이 때, 도 2에 도시한 임피던스 정합 회로(7)에서는 우선, 커패시턴스 소자(3a)의 용량치를 해당 커패시턴스 소자(3a)를 구성하는 버렉터 다이오드 등에 인가하는 바이어스 전압을 변화시킴으로써 조정하여, 상기 입력 임피던스의 리액턴스 성분(X1)이 0이 되도록 한다. 그리고, 직렬 배치된 인덕턴스 소자(4a) 값과, 병렬 배치된 커패시턴스 소자(3b) 값이 적당한 조합에 의해 얻어지는 임피던스 변성 기능을 이용하여, 입력 임피던스의 저항 성분(R1)을 외부 회로(10)의 특성 임피던스와 일치시킨다. 이로써, 주파수 f1에서는 반사파 발생을 저감할 수 있어, 외부 회로(10)로부터 효율좋게 안테나(1)를 동작시키는 것이 가능해진다.
또, 상기 주파수 f1와는 다른 주파수 f2에서, 안테나(1)가 입력 단자(2)에서의 입력 임피던스로서 R2+jX2(R2, X2 모두 양)가 되는 값을 가지며, 그 저항 성분(R2) 값이 상기 저항 성분(R1) 값과 큰 차이가 없을 경우에는 커패시턴스 소자(3a)에 인가하는 바이어스 전압을 변화시켜 용량치를 적당한 값으로 바꿈으로써, 주파수 f1의 경우와 마찬가지로, 그 입력 임피던스를 외부 회로(10)의 특성 임피던스에 거의 일치시킬 수 있다. 이렇게, 도 1의 안테나 장치는 복수의 주파수에서 안테나(1)를 효율 좋게 동작시킬 수 있다.
또한, 그 밖에도 증폭기의 입력 또는 출력에 접속되는 임피던스 정합 회로에 대해서 기재된 문헌으로서, 일본국 공개 특허 공보, 특개평 9-326648호 등이 있다. 이것은 증폭기의 광대역화에 관한 것으로, 전송 선로와, 오픈 스터브, 쇼트 스터브를 사용하여 임피던스 정합을 행하는 것이지만, 2개의 스터브를 독립 스터브로서 취급하여, 쇼트 스터브 길이를 정합해야 할 2개의 주파수 중 높은 주파수에서 1/4파장이 되도록 구성한 것으로, 그들 2개의 스터브 조합을 병렬 공진 회로로 간주하며, 정합해야 할 2개 주파수 중 한쪽에서, 그 공진 회로가 병렬 공진하도록 구성하는 것은 아니다.
또, 본건 출원인은 본원와는 별도로, 헤리컬 안테나의 비접촉 급전에 관한 특허 출원(PCT/JP99/03453)도 행하고 있다.
종래의 안테나 장치는 이상과 같이 구성되어 있기 때문에, 복수의 주파수에서 임피던스 정합을 행하기 위해서는 커패시턴스 소자(3a) 용량을 가변으로 하여,이 용량치를 적당한 값으로 조정하도록 하고 있다. 이 용량치 조정은 버렉터 다이오드 등의 액티브 소자를 사용한 경우에는 바이어스 회로를 설치하여 해당 버렉터 다이오드 등에 인가하는 바이어스 전압을 조정함으로써 행해진다. 이 때문에, 바이어스 회로 외에 제어 회로를 설치할 필요가 있어 회로 구성이 복잡해진다. 이 회로 구성의 복잡화, 부품 점수 증가는 제조 코스트 상승 요인이 되며, 더욱이 소비 전력도 많아지는 등의 과제가 있었다. 또한, 이들 과제는 휴대 전화기 등의 가반형 무선 단말에서는 특히 중요하다.
또, 상기 종래의 임피던스 정합 회로(7)에서는 특정 입력 임피던스 특성을 갖는 안테나(1)에 대해서만 임피던스 정합이 가능하기 때문에, 적용 범위가 좁다는 과제도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 각종 타이프의 단공진형 안테나를 2개의 주파수 대역에서, 혹은 넓은 범위의 주파수 대역에서, 효율 좋게 동작시키는 임피던스 정합 회로 및 이것을 사용한 안테나 장치를 간단한 회로 구성으로 저코스트로 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이 명세서에서 언급하고 있는 "단공진형 안테나"는 광범위한 형식의 안테나 총칭으로서 사용하고 있어, 특정 안테나에 한정하는 것은 아니다.
본 발명은 주로 VHF대, UHF대, 마이크로파대, 밀리파대에서 사용되는 안테나 장치에 적용되는 임피던스 정합 회로(impedance matching circuit) 및 상기 임피던스 정합 회로를 적용한 안테나 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 임피던스 정합 회로를 포함하는 안테나 장치를 도시하는 사시도.
도 2는 도 1에 도시하는 안테나 장치의 회로도.
도 3은 도 1에 도시하는 안테나 장치에 사용되는 안테나 확대도.
도 4는 도 3에 도시하는 안테나의 등가 회로를 도시하는 회로도.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도.
도 6은 도 5에 도시하는 안테나 장치의 상면도.
도 7은 도 5에 도시하는 안테나 장치의 회로도.
도 8은 도 7의 회로도에 도시하는 절점(A)에서 안테나 측을 보았을 때의 안테나의 입력 임피던스 특성을 도시하는 스미스 차트.
도 9는 도 7의 회로도에 도시하는 절점(B)에서 안테나 측을 보았을 때의 특성을 도시하는 스미스 차트.
도 10은 도 7의 회로도에 도시하는 절점(C)에서 안테나 측을 보았을 때의 특성을 도시하는 스미스 차트.
도 11은 도 7의 회로도에 도시하는 절점(D)에서 안테나 측을 보았을 때의 특성을 도시하는 스미스 차트.
도 12는 병렬 공진 회로의 공진 주파수 근방에서의 서셉턴스의 주파수 특성을 도시하는 도면.
도 13은 도 7의 회로도에 도시하는 절점(E)에서 안테나 측을 보았을 때의 특성을 도시하는 스미스 차트.
도 14는 도 7의 회로도에 도시하는 절점(E)에서 안테나의 리턴 로스의 주파수 특성을 도시하는 도면.
도 15는 본 발명의 실시예 2에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도.
도 16은 도 15에 도시하는 안테나 장치의 상면도.
도 17은 도 15에 도시하는 안테나 장치의 회로도.
도 18은 도 17의 회로도에 도시하는 절점(A)에서 안테나 측을 보았을 때의 안테나의 입력 임피던스 특성을 도시하는 스미스 차트.
도 19는 도 17의 회로도에 도시하는 절점(B)에서 안테나 측을 보았을 때의 특성을 도시하는 스미스 차트.
도 20은 도 17의 회로도에 도시하는 절점(C)에서 안테나 측을 보았을 때의 특성을 도시하는 스미스 차트.
도 21은 본 발명의 실시예 3에 의한 안테나 장치를 도시하는 회로도.
도 22는 이 발명의 실시예 4에 의한 안테나 장치를 도시하는 회로도.
도 23은 본 발명의 실시예 5에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도.
도 24는 도 23에 도시하는 안테나 장치의 상면도.
도 25는 도 23에 도시하는 안테나 장치의 회로도.
도 26은 본 발명의 실시예 6에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도.
도 27은 도 26에 도시하는 안테나 장치의 상면도.
도 28는 본 발명의 실시예 7에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도.
도 29는 도 28에 도시하는 안테나 장치의 상면도.
도 30은 도 28에 도시하는 안테나 장치의 회로도.
도 31은 본 발명의 실시예 8에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도.
도 32는 도 31에 도시하는 안테나 장치의 상면도.
도 33은 도 31에 도시하는 안테나 장치의 회로도.
도 34는 도 33의 회로도에 도시하는 절점(A)에서 안테나 측을 보았을 때의안테나의 입력 임피던스 특성을 도시하는 스미스 차트.
도 35는 도 33의 회로도에 도시하는 절점(C)에서 안테나 측을 보았을 때의 특성을 도시하는 스미스 차트.
도 36은 본 발명의 실시예 9에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도.
도 37은 도 36에 도시하는 안테나 장치의 원통 형상 유전체 외면을 도시하는 전개도.
도 38은 도 36에 도시하는 안테나 장치의 원통 형상 유전체 내면을 도시하는 전개도.
도 39는 도 37에 도시하는 안테나 장치 정합 회로 부분의 스트립 도체 패턴을 도시하는 확대도.
도 40은 실시예 9에 의한 안테나 장치의 회로도.
도 41은 도 40에 도시하는 절점(F)에서 안테나 측을 보았을 때의 리턴 로스의 주파수 특성을 도시하는 도면.
도 42는 본 발명의 실시예 10에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도.
도 43은 도 42에 도시하는 안테나 장치의 원통 형상 유전체 외면을 도시하는 전개도.
도 44는 도 42에 도시하는 안테나 장치의 원통 형상 유전체 내면을 도시하는 전개도.
도 45는 도 43에 도시하는 안테나 장치 정합 회로 부분의 스트립 도체 패턴을 도시하는 확대도.
도 46은 실시예 10에 의한 안테나 장치의 회로도.
본 발명은 안테나에 접속되는 소정의 전기 길이(電氣長)를 가진 전송 선로와, 주파수 f2에서 공진하며, 그보다도 낮은 주파수 f1에서 소정의서셉턴스(susceptance) 치를 나타내는 병렬 공진 회로를 그 전송 선로에 대해 병렬 접속한 제 2 정합 회로에 의해 임피던스 정합 회로를 구성한 것이다. 이로써, 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 이미 이루어져 있는 안테나에 있어서, 그 입력 단자에 있어서의 주파수 f2에서의 임피던스 정합 상태를 유지한채, 주파수 f1에서도 외부 회로의 특성 임피던스(Z0)에 임피던스 정합하는 것이 가능해지며, 회로 구성이 보다 간소해져 회로 규모가 작아진다. 또, 임피던스 정합 회로 구성에 액티브 소자의 제어 회로가 불필요하기 때문에, 소형, 저코스트 또한 고신뢰성 안테나 장치를 실현할 수 있음과 동시에, 액티브 소자가 없기 때문에, 2개의 주파수 대역에서 임피던스 정합을 행하는 정합 회로의 저소비 전력화를 도모할 수도 있다.
또, 본 발명은 주파수 f2에서의 안테나의 입력 임피던스를 외부 회로의 특성 임피던스로 임피던스 정합시키기 위한 제 1 정합 회로를 안테나의 입력 단자와 제 2 정합 회로 사이에 배치한 것이다. 이로써, 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 아직 이루어져 있지 않은 안테나에 대해서도, 주파수 f2뿐만 아니라, 주파수 f1에서도 특성 임피던스(ZO)로 임피던스 정합하는 것이 가능해지며, 또, 새롭게 배치된 제 1 정합 회로는 단일 주파수에 대해 임피던스 정합하는 회로이기 때문에, 일반적으로 패시브 소자나 전송 선로만으로 용이하게 구성할 수 있기 때문에, 본 발명에서는, 액티브 소자를 사용하지 않고 패시브 소자만으로 2개의 주파수 대역에서 임피던스 정합이 가능해진다. 따라서, 임피던스 정합 회로의 회로 구성을 간소화할 수 있으며, 더욱이 액티브 소자의 제어 회로가 불필요하기 때문에, 소형, 저코스트 또한 고신뢰성 안테나 장치를 얻을 수 있다. 또, 액티브 소자가 없기 때문에, 2개의 주파수 대역에서 임피던스 정합을 행하는 임피던스 정합 회로의 저소비 전력화를 도모하는 것도 가능해진다.
또, 본 발명은 소정의 전기 길이을 갖는 전송 선로와, 이 전송 선로에 직렬 접속된 커패시턴스 소자에 의해, 제 1 정합 회로를 구성한 것이다. 이로써, 임피던스 정합 회로 전체가 커패시턴스 소자와 인덕턴스 소자 및 전송 선로로 구성되기 때문에, 더욱 회로 구성이 간소화되어, 소형 저코스트로 임피던스 정합 회로를 제작할 수 있다.
또, 본 발명은 소정의 전기 길이을 갖는 전송 선로와, 이 전송 선로에 직렬 접속된 인덕턴스 소자에 의해, 제 1 정합 회로를 구성한 것이다. 이로써, 정합 회로 전체가 커패시턴스 소자와 인덕턴스 소자 및 전송 선로로 구성되기 때문에, 회로 구성이 간소해지며, 소형 또한 저코스트로 임피던스 정합 회로를 제작할 수 있다. 더욱이, 제 1 정합 회로에 있어서 직렬 인덕턴스 소자를 사용하고 있기 때문에, 고임피던스인 입력 임피던스 특성을 보이는 안테나에 대해 임피던스 정합을 할 경우에, 회로를 소형으로 구성할 수 있다.
또, 본 발명은 소정의 전기 길이을 갖는 전송 선로와, 이 전송 선로에 병렬 접속되며, 주파수 f1에서 공진함과 동시에 주파수 f2에서 소정의 서셉턴스 치를 보이는 병렬 공진 회로에 의해, 제 1 정합 회로를 구성한 것이다. 이로써, 모든 임피던스 특성을 보이는 안테나에 대해, 2개의 주파수 대역에서 임피던스 정합을 행하는 것이 가능한 임피던스 정합 회로를 실현할 수 있다.
또, 본 발명은 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와 이 전송 선로에 접속된쇼트 스터브 및 오픈 스터브에 의해 제 2 정합 회로를 구성하며, 쇼트 스터브와 오픈 스터브의 전기 길이를 그 합이 주파수 f2에서의 파장의 대략 1/4 혹은 그 홀수배가 되고, 또한 주파수 f1에서의 서셉턴스 치의 합이 소정의 서셉턴스 치가 되도록 설정한 것이다. 이로써, 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 이미 이루어져 있는 안테나에 있어서, 그 입력 단자에 있어서의 주파수 f2에서의 임피던스 정합 상태를 유지한채, 주파수 f1에서 특성 임피던스(ZO)로 임피던스 정합하는 것을 가능하게 하고, 또 병렬 공진 회로를 오픈 스터브와 쇼트 스터브의 조합에 의해 구성하고 있기 때문에, 칩 부품을 사용하여 구성한 경우에 비해, 저손실 임피던스 정합 회로를 구성할 수 있음과 동시에, 칩 부품이 적어져 제작 코스트 저감을 도모할 수 있다.
또, 본 발명은 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와, 그 전송 선로에 대해 직렬 접속되는 리액턴스 소자에 의해 구성되며, 주파수 f2에서 안테나의 입력 임피던스와 외부 회로의 특성 임피던스의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로를 안테나의 입력 단자와, 쇼트 스터브와 오픈 스터브에 의한 병렬 공진 회로를 가진 제 2 정합 회로 사이에 배치한 것이다. 이로써, 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 아직 이루어져 있지 않은 안테나에 대해서도, 주파수 f2뿐만 아니라, 주파수 f1에서도 특성 임피던스(ZO)로 임피던스 정합할 수 있으며, 더욱이 병렬 공진 회로를 오픈 스터브와 쇼트 스터브의 조합으로 구성하고 있기 때문에, 칩 부품을 사용한 경우에 비해 임피던스 정합 회로의 저손실화를 도모하는 것이 가능해지며, 칩 부품도 적어져 저코스트로 임피던스 정합 회로를 구성할 수 있다.
또, 본 발명은 제 1 정합 회로의 전송 선로와, 제 2 정합 회로의 전송 선로,쇼트 스터브 및 오픈 스터브를 마이크로 스트립 선로 등의 평면형 전송 선로로 형성함과 동시에, 제 1 정합 회로의 리액턴스 소자로서, 인터 디지털 커패시터 등의 도체 패턴에 의한 커패시턴스 소자를 사용한 것이다. 이로써, 칩 소자를 사용하지 않고 마이크로 스트립 선로 등의 평면형 전송 선로의 패터닝만으로 회로를 구성하는 것이 가능해져, 저코스트로 임피던스 정합 회로를 제작할 수 있다. 또, 임의의 정전 용량치를 갖는 커패시턴스 소자를 정밀도 좋게 또한 용이하게 제작하는 것이 가능해지기 때문에, 보다 특성이 양호한 임피던스 정합 회로를 얻을 수 있다.
또, 본 발명은 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와, 이 전송 선로에 접속된 쇼트 스터브 및 오픈 스터브에 의해 제 1 정합 회로를 구성하며, 쇼트 스터브와 오픈 스터브의 전기 길이를 그 합이 주파수 f1에서의 파장의 대략 1/4 혹은 그 홀수배가 되며, 또한 주파수 f2에서의 서셉턴스 치의 합이 소정의 서셉턴스 치가 되도록 설정한 것이다. 이로써, 모든 임피던스 특성을 보이는 안테나에 대해, 2개의 주파수 대역에서 임피던스 정합을 행하는 것이 가능한 임피던스 정합 회로를 구성할 수 있다.
또, 본 발명은 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와, 이 전송 선로에 접속된 제 1 오픈 스터브 및 제 2 오픈 스터브에 의해 제 2 정합 회로를 구성하며, 제 1 오픈 스터브와 제 2 오픈 스터브의 전기 길이를 그 합이 주파수 f2에서의 파장의 대략 1/2 혹은 그 정수배가 되며, 또한 주파수 f1에서의 서셉턴스 치의 합이 소정의 서셉턴스 치가 되도록 설정한 것이다. 이로써, 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 이미 이루어져 있는 안테나에 있어서, 그 입력 단자에 있어서의 주파수 f2에서의 임피던스 정합 상태를 유지한채, 주파수 f1에서도 특성 임피던스(ZO)로 임피던스 정합하는 것이 가능해지며, 더욱이, 쇼트 스터브를 사용하지 않고 병렬 공진 회로를 구성하고 있기 때문에, 스루 홀이 불필요해져 제작이 간단화되어 저코스트로 임피던스 정합 회로를 제작할 수 있다.
또, 본 발명은 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와, 이 전송 선로에 접속된 리액턴스 소자에 의해 구성되며, 주파수 f2에서의 안테나의 입력 임피던스와 외부 회로의 특성 임피던스와의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로를 안테나의 입력 단자와, 제 1과 제 2 오픈 스터브에 의한 제 2 정합 회로 사이에 배치한 것이다. 이로써, 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 아직 이루어져 있지 않은 안테나에 대해서도, 주파수 f2뿐만 아니라 주파수 f1에서도 특성 임피던스(ZO)로 임피던스 정합하는 것이 가능해지며, 더욱이 쇼트 스터브를 사용하지 않고 병렬 공진 회로를 구성하고 있기 때문에 스루 홀이 불필요해져, 간단, 또한 저코스트로 임피던스 정합 회로를 제작할 수 있다.
또, 본 발명은 제 1 정합 회로의 전송 선로와, 제 2 정합 회로의 전송 선로, 제 1 오픈 스터브 및 제 2 오픈 스터브를 마이크로 스트립 선로 등의 평면형 전송 선로로 형성함과 동시에, 제 1 정합 회로의 리액턴스 소자로서, 인터 디지털 커패시터 등의 도체 패턴에 의한 커패시턴스 소자를 사용한 것이다. 이로써, 칩 소자를 사용하지 않고 마이크로 스트립 선로 등의 평면형 전송 선로의 패터닝만으로 회로를 구성하는 것이 가능해져, 저코스트로 임피던스 정합 회로를 제작할 수 있다. 또, 임의의 정전 용량치를 갖는 커패시턴스 소자를 정밀도 좋게 또한 용이하게 제작하는 것이 가능해지기 때문에, 보다 특성이 양호한 임피던스 정합 회로를 얻을 수 있다.
또, 본 발명은 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와, 이 전송 선로에 접속된 제 1 오픈 스터브 및 제 2 오픈 스터브에 의해 제 1 정합 회로를 구성하며, 그들 제 1 및 제 2 오픈 스터브의 전기 길이를 그 합이 주파수 f1에서의 파장의 대략 1/2 혹은 그 정수배가 되며, 또한 주파수 f2에서의 서셉턴스 치의 합이 소정의 서셉턴스 치가 되도록 설정한 것이다. 이로써, 모든 임피던스 특성을 보이는 안테나에 대해, 2개의 주파수 대역에서 임피던스 정합을 행하는 것이 가능한 임피던스 정합 회로를 구성할 수 있다.
또, 본 발명은 주파수 f2에서의 안테나의 입력 임피던스와 외부 회로의 특성 임피던스와의 임피던스 정합을 행하는 임피던스 변성기를 사용하여 제 1 정합 회로를 구성한 것이다. 이로써, 마이크로 스트립 안테나의 임피던스 정합을 회로 구성이 심플하고, 저코스트인 임피던스 정합 회로에서 행하는 것이 가능해진다.
또, 본 발명은 속이 빈 원통 형상 유전체 내면에 접지 도체를 배치하며, 해당 원통 형상 유전체 외면에는 전송 선로 및 커패시턴스 소자를 가지고, 주파수 f2에서의 임피던스 정합을 행하는 복수의 제 1 정합 회로와, 전송 선로 및 주파수 f2에서 공진함과 동시에 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이는 병렬 공진 회로를 가지고, 제 1 정합 회로에 각각 접속되는 제 2 정합 회로를 상기 원통 형상 유전체 및 접지 도체와 함께 마이크로 스트립 선로를 구성하는 스트립 도체로 형성한 것이다. 이로써, 스트립 도체의 패터닝만으로 복수의 임피던스 정합 회로를 원통형상 유전체 상에 구성할 수 있게 되어, 제작의 용이화, 저코스트화를 도모하는 것이 가능한 임피던스 정합 회로를 실현할 수 있다.
또, 본 발명은 제 2 정합 회로 각각의 병렬 공진 회로를 전송 선로의 대략 동일 개소에 접속된 쇼트 스터브 및 오픈 스터브에 의해 구성한 것이다. 이로써, 스트립 도체의 패터닝만으로 복수의 임피던스 정합 회로를 원통 형상 유전체 상에 구성할 수 있으며, 제작이 용이하고, 저코스트의 임피던스 정합 회로를 실현할 수 있다.
또, 본 발명은 제 2 정합 회로 각각의 병렬 공진 회로를 전송 선로가 대략 동일 개소에 접속된 제 1 오픈 스터브 및 제 2 오픈 스터브에 의해 구성한 것이다. 이로써, 쇼트 스터브를 형성하기 위한 스루 홀이 불필요해져, 보다 제작이 용이한 임피던스 정합 회로를 실현할 수 있다.
또, 본 발명은 그 내면의 일부 영역에 접지 도체가 형성된 속이 빈 원통 형상 유전체 외면에 스트립 형상 도체에 의한 N개의 헤리컬 방사 소자를 나선 형상으로 배치함과 동시에, 원통 형상 유전체, 접지 도체 및 스트립 도체로 이루어지는 마이크로 스트립 선로로 구성된 제 1 정합 회로와 제 2 정합 회로에 의한 각 헤리컬 방사 소자 대응의 임피던스 정합 회로를 원통 형상 유전체 외면에 배치하며, 마이크로 스트립 선로에 의한 N분배 회로에 의해 N개의 임피던스 정합 회로를 해당 안테나 장치의 입력 단자에 소요 분배 진폭 특성 및 분배 위상 특성에 따라서 각각 접속하도록 한 것이다. 이로써, N개의 헤리컬 방사 소자와 임피던스 정합 회로 및 N분배 회로가 원통 형상 유전체 외면에 일체적으로 구성되며, 안테나 장치를 포함한 무선 단말 장치를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 더욱이 ,헤리컬 방사 소자가 N개 있으며, 안테나의 입력 단자는 N개 존재하지만, N분배 회로를 일체 형성하고 있기 때문에, 외부 회로와의 접속을 행하는 입력 단자는 1개로 되기 때문에, 외부 회로와의 인터페이스 구조가 심플해져, 조립이 용이하고 저코스트화를 도모할 수 있을 뿐 아니라, 안테나 장치의 신뢰성을 향상시키는 것도 가능해진다.
또, 본 발명은 각 임피던스 정합 회로의 병렬 공진 회로를 전송 선로가 대략 동일 개소에 접속된 쇼트 스터브 및 오픈 스터브에 의해 구성한 것이다. 이로써, 스트립 도체의 패터닝만으로 복수의 임피던스 정합 회로를 원통 형상 유전체 상에 구성할 수 있어, 제작이 용이하고, 저코스트의 안테나 장치 실현이 가능해진다.
또, 본 발명은 각 임피던스 정합 회로의 병렬 공진 회로를 전송 선로가 대략 동일 개소에 접속된 제 1 오픈 스터브 및 제 2 오픈 스터브에 의해 구성한 것이다. 이로써, 쇼트 스터브를 형성하기 위한 스루 홀이 불필요해져, 보다 제작이 용이한 안테나 장치를 실현할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해서 첨부 도면에 따라서 이것을 설명한다.
실시예 1.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시한 안테나 장치의 상면도, 도 7은 해당 안테나 장치의 회로도이다. 또한, 도 5 내지 도 7에 도시한 안테나 장치는 휴대 전화기 등의 소형 무선 단말에서 사용되는 시판 칩 안테나(chip antenna)와, 그것을 2개의 주파수 대역에서 동작시키기 위한 임피던스 정합 회로(impedance matching circuit)를 조합시킨 것으로, 상기 임피던스 정합 회로는 코플레이너 선로(coplanar line)에 칩 소자에 의한 커패시턴스 소자 및 인덕턴스 소자 등의 리액턴스 소자를 실장함으로써 구성하고 있다.
이들 도 5 내지 도 7에 있어서, 1은 상기 칩 안테나에 의한 안테나이며, 2는 이 안테나(1)의 입력 단자이다. 12는 이 안테나(1) 및 후술하는 임피던스 정합 회로(7)가 탑재되는 유전체 기판이며, 13a, 13b는 이 유전체 기판(12) 표면에 형성된 접지 도체, 13c는 마찬가지로 그 이면에 형성된 접지 도체이다. 17은 이들 유전체 기판(12) 및 접지 도체(13a 내지 13c)와 함께 안테나(1)의 급전 선로로 이루어지는 코플레이너 선로를 형성하는 코플레이너 선로 중심 도체이다. 10은 전원 회로 혹은 RF 회로 등에 의한 외부 회로이며, 9는 이 외부 회로(10)가 접속되는 해당 안테나 장치의 입력 단자이다.
6a는 코플레이너 선로로 형성되며, 주파수 f2에서 소정의 전기 길이(θa)를 갖는 전송 선로이며, 3a는 코플레이너 선로 중심 도체(17)에 형성된 갭(gap) 상에 설치되어 회로적으로는 직렬 실장된 칩 커패시터(chip capacitor)에 의한 커패시턴스 소자이다. 6b는 코플레이너 선로로 형성되며, 주파수 f1에서 소정의 전기 길이(θb)를 갖는 전송 선로이며, 3b는 코플레이너 중심 도체(17)와 접지 도체(13a) 사이에 접속, 실장된 칩 커패시터에 의한 커패시턴스 소자(capacitance device), 4는 코플레이너 중심 도체(17)와 접지 도체(13b) 사이에 접속, 실장된 칩 인덕터에 의한 인덕턴스 소자(inductance device)이다. 5는 이 커패시턴스 소자(3b)와 인덕턴스 소자(4)를 코플레이너 중심 도체(17)의 동일 개소에 실장함으로써 형성된 병렬 공진 회로이다.
여기서, 이 병렬 공진 회로(5)를 구성하는 인덕턴스 소자(4) 및 커패시턴스 소자(3b)의 소자치는 해당 병렬 공진 회로(5)가 주파수 f2에서 공진함과 동시에, 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이도록 선택되어 있다. 또 이와 아울러, 전송 선로(6b)의 전기 길이(θb)도 소요 값(required value)이 선택되고 있다.
8-1은 상기 전송 선로(6a)와 커패시턴스 소자(3a)에 의해 구성되며, 안테나(1)의 주파수 f2에서 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로이며, 8-2는 상기 전송 선로(6b)와 병렬 공진 회로(5)로 구성되며, 주파수 f1에서 임피던스 정합을 행하는 제 2 정합 회로이다. 7은 이 제 1 정합 회로(8-1)와 제 2 정합 회로(8-2)에 의해 구성되며, 2개의 주파수 f1 및 f2에서 임피던스 정합을 행하는 임피던스 정합 회로이다.
또한, 도 7에 도시하는 회로도에 있어서는 후술하는 동작 설명을 위해, A 내지 E로서 회로의 절점을 도시하고 있다.
다음으로, 이렇게 구성된 실시예 1에 의한 안테나 장치의 동작에 대해서 설명한다.
여기서, 안테나(1)는 직방체의 유전체 블록 표면 혹은 내부에 선 형상 도체를 형성하며, 이것을 방사 도체로서 동작하는 도 1에 도시한 종래의 안테나 장치에서 사용된 것과 동등한 것이다. 유전체 블록의 유전율에 의한 파장 단축 효과와, 그 유전체 블록 표면 혹은 내부에 선 형상 도체를 사행시키며, 혹은 나선 형상으로 권회 배치함으로써, 소형이면서 대략 1/4파장의 선 형상 안테나와 유사한 특성을 갖는다. 이 안테나(1)의 입력 단자(2)로부터 본 어느 주파수 대역에서의 입력 임피던스 궤적을 도 8의 스미스 차트에 도시한다.
여기서는, 이 실시예 1에 의한 안테나 장치의 임피던스 정합 회로(7)가 도 8에 도시한 2개의 주파수 f1 및 f2에서 임피던스 정합을 하도록 설계되어 있는 것으로서, 그 동작을 간단히 설명한다. 또한, 주파수 f1와 f2의 관계는 f1<f2로 하고, 또 간단함을 위해, 정합 임피던스, 즉 외부 회로(10) 측 특성 임피던스는 전송 선로(6a 및 6b)의 특성 임피던스(ZO)와 같은 것으로 한다.
도 8에 도시하는 임피던스 궤적은 도 7의 회로도 상의 절점(A)(안테나(1)의 입력 단자(2))에서 안테나(1) 측을 본 경우의 궤적이다. 이 절점(A)에 연결된 전송 선로(6a)의 전기 길이(θa)는 절점(B)에서의 주파수 f2에서의 임피던스 저항 성분이 특성 임피던스(ZO)에 일치할 때까지 궤적을 시계 방향으로 회전시키는 값을 갖는다. 따라서, 절점(B)에서 안테나(1) 측을 본 경우의 궤적은 도 9의 스미스 차트에 도시하는 것이 된다.
다음으로, 절점(B)에 연결된 커패시턴스 소자(3a)로서는 주파수 f2에서, 도 9에서의 주파수 f2에서의 임피던스의 리액턴스 성분과 크기가 같으며 부호가 반대, 즉 마이너스의 리액턴스를 주는 용량치인 것이 사용된다. 그 결과, 절점(C)에서 안테나(1) 측을 보았을 때의 궤적은 도 10의 스미스 차트에 도시하는 것이 된다. 여기서, 주파수 f2에서의 임피던스는 특성 임피던스(ZO)에 일치하여, 임피던스 정합이 이루어진다. 이렇게 하여, 도 7의 제 1 정합 회로(8-1)에 의해 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 이루어진 것이 된다.
다음으로, 절점(C)에 연결된 제 2 정합 회로(8-2)에 있어서, 전송 선로(6b)는 도 10에 있어서의 궤적을 더욱 시계 방향으로 회전시킨다. 여기서, 주파수 f1에서의 컨덕턴스가 1/Z0와 같아짐과 동시에, 서셉턴스가 플러스 값이 되도록 전송 선로(6b)의 주파수 f1에서의 전기 길이(θb)가 선택되고 있다. 그 결과, 절점(D)에서의 임피던스 궤적은 도 11의 스미스 차트에 도시하는 것이 된다. 이 때, 주파수 f1에서의 서셉턴스 치는 규격화된 값으로 jb'라 한다. 또한, j는 허수 단위이다.
여기서, 병렬 공진 회로의 서셉턴스 치의 주파수 특성을 도 12에 도시한다. 또한, 이 도 12에 있어서의 주파수 f0는 공진 주파수이다. 병렬 공진 회로는 일반적으로 이 공진 주파수 f0보다 낮은 주파수 대역에서는 마이너스 서셉턴스 치를 보이며, 공진 주파수 f0보다 높은 주파수 대역에서는 플러스 서셉턴스 치를 보인다. 따라서, 병렬 공진 회로(5)는 주파수 f2에서 공진하며, f1<f2이기 때문에, 주파수 f1에서는 마이너스 서셉턴스 치를 준다.
이렇게, 병렬 공진 회로(5)는 주파수 f2에서 공진함과 동시에, 주파수 f1에서 -jb'가 되는 값을 보이도록 해당 병렬 공진 회로(5)를 구성하는 커패시턴스 소자(3b) 및 인덕턴스 소자(4) 값이 선택되고 있다. 이 때문에, 접점(E)(해당 안테나 장치의 입력 단자(9))에 있어서의 임피던스 궤적은 도 13에 도시하는 것이 되어, 주파수 f1에서 임피던스 정합이 이루어진다. 또한, 주파수 f2에서 병렬 공진 회로(5)는 병렬 공진 상태가 되기 때문에, 해당 병렬 공진 회로(5)는 오픈 상태가 되며, 제 1 정합 회로(8-1)에 의한 임피던스 정합 상태는 유지된다. 그 결과, 입력 단자(9)에 있어서의 해당 안테나 장치의 리턴 로스의 주파수 특성은 도 14에 도시하는 주파수 f1와 f2에서 커브를 갖는 곡선이 된다.
또한, 인덕턴스 소자(4), 커패시턴스 소자(3b)의 소자치 및 전송 선로(6b)의 전기 길이(θb)는 이하에 도시한 정합 회로를 설계하기 위한 조건식인 식 (1)과 식 (2)를 연립 방정식으로서 풀음으로써 구할 수 있다. 또한, 식 (1) 및 식 (2)에서는 설명을 간단히 하기 위해, 선로 손실은 무시하고 있다.
1/(L·C)1/2= 2π·f2 ···(1)
Z0-1·(Y1 + jZ0-1tanθb)/(Z0-1+ jY1tanθb)
+ j2πf1·C + (j2πf1·L)-1= Z0-1···(2)
또한, 상기 식 (2)에 있어서의 Y1은 도 7의 절점(C)에서 안테나(1) 측을 보았을 때의 주파수 f1에서의 어드미턴스, 즉, 도 10에 있어서의 주파수 f1에서의 어드미턴스이다. L, C는 각각 인덕턴스 소자(4), 커패시턴스 소자(3b)의 소자치이다. 여기서, 상기 식 (2)는 복소수 방정식이기 때문에 실수부와 허수부에서 2개의 방정식으로 분리되며, 상기 연립 방정식은 3개의 식이 되어, L, C 및 θb를 3개의 미지수로서 해를 구할 수 있다.
이렇게, 이 실시예 1의 안테나 장치에 의하면, 임피던스 정합 회로(7)를 전송 선로(6a, 6b)와, 칩 소자에 의한 커패시턴스 소자(3a, 3b) 및 인덕턴스 소자(4)로 구성하고 있기 때문에, 대단히 간단한 회로 구성이면서 다른 2개 주파수에서 임피던스 정합을 행할 수 있다. 즉, 이 실시예 1에 의한 안테나 장치에 의하면, 2개의 주파수 대역에서 효율 좋은 동작이 가능해진다는 효과가 얻어진다.
또, 이 실시예 1의 임피던스 정합 회로(7)는 종래의 안테나 장치에서 사용되는 임피던스 정합 장치와 같이 액티브 소자를 사용하여 구성되어 있지 않기 때문에, 액티브 소자의 제어 회로가 불필요하고, 또, 그것을 사용한 안테나 장치는 칩 안테나(1), 칩 커패시터(3a, 3b), 칩 인덕터(4)의 4개 칩 부품을 코플레이너 도체 패턴을 형성한 유전체 기판(12) 상에 실장하는 것 만으로 구성하는 것이 가능해진다. 이렇게, 회로 구성을 대단히 심플하게 할 수 있기 때문에, 소형 또한 저코스트로 임피던스 정합 회로를 제작할 수 있게 되며, 또 액티브 소자가 없기 때문에 소비 전력 점에서도 우위성이 있어, 회로가 간단해지기 때문에 장치 신뢰성 향상도도모할 수 있는 등의 효과도 얻어진다.
실시예 2.
도 15는 본 발명의 실시예 2에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도이며, 도 16은 도 15에 도시한 안테나 장치의 상면도, 도 17은 해당 안테나 장치의 회로도이다. 또한, 도 15 내지 도 17에 도시한 안테나 장치는 휴대 전화기 등의 소형 무선 단말에서 사용되는 대략 1/2파장 선 형상 안테나와, 그것을 2개의 주파수 대역에서 동작시키기 위한 임피던스 정합 회로를 조합시킨 것으로, 상기 임피던스 정합 회로는 코플레이너 선로에 칩 소자에 의한 커패시턴스 소자 및 인덕턴스 소자 등의 리액턴스 소자를 실장함으로써 구성하고 있다.
이들 도 15 내지 도 17에 있어서, 1은 대략 1/2 파장 선 형상 안테나에 의한 안테나이며, 2는 이 안테나(1)의 입력 단자이다. 또, 12는 유전체 기판, 13a 내지 13c는 유전체 기판(12) 표면 및 이면에 형성된 접지 도체, 17은 유전체 기판(12) 및 접지 도체(13a 내지 13c)와 함께 안테나(1)의 급전 선로로 이루어지는 코플레이너 선로를 형성하는 코플레이너 선로 중심 도체, 10은 전원 회로 혹은 RF 회로 등에 의한 외부 회로, 9는 이 외부 회로(10)가 접속되는 해당 안테나 장치의 입력 단자로, 이들은 도 5에 동일 부호를 붙여 도시한 실시예 1에 있어서의 그것들과 동등 부분이다.
6a는 코플레이너 선로로 형성되며, 주파수 f2에서 전기 길이(θa)를 갖는 전송 선로이며, 4a는 코플레이너 선로 중심 도체(17)에 형성된 갭 상에 설치되고 회로적으로는 직렬 실장된 칩 인덕터에 의한 인덕턴스 소자이다. 6b는 코플레이너 선로로 형성되며, 주파수 f1에서 전기 길이(θb)를 갖는 전송 선로이며, 3은 코플레이너 중심 도체(17)와 접지 도체(13a) 사이에 접속, 실장된 칩 커패시터에 의한 커패시턴스 소자, 4b는 코플레이너 중심 도체(17)와 접지 도체(13b) 사이에 접속, 실장된 칩 인덕터에 의한 인덕턴스 소자이다. 이들 커패시턴스 소자(3)와 인덕턴스 소자(4b)는 코플레이너 중심 도체(17)의 동일 개소에 실장되며, 병렬 공진 회로(5)를 형성하고 있다.
8-1은 전송 선로(6a)와 인덕턴스 소자(4a)로 구성되며, 주파수 f2에서 안테나(1)의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로이고, 8-2는 전송 선로(6b)와 병렬 공진 회로(5)로 구성되며, 주파수 f1에서 임피던스 정합을 행하는 제 2 정합 회로이다. 7은 이들 제 1 정합 회로(8-1)와 제 2 정합 회로(8-2)로 구성되며, 2개의 주파수 f1 및 f2에서 임피던스 정합을 행하는 임피던스 정합 회로이다.
또한, 도 17에 도시하는 회로도에 있어서도, 후술하는 동작 설명을 위해, A 내지 E로서 회로의 절점을 도시하고 있다.
또, 병렬 공진 회로(5)를 구성하는 커패시턴스 소자(3) 및 인덕턴스 소자(4b)의 소자치는 상기 병렬 공진 회로(5)가 주파수 f2에서 공진함과 동시에, 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이도록 선택되어 있다. 또 이와 아울러, 전송 선로(6b)의 전기 길이(θb)도 소요 값이 선택되고 있다.
이렇게, 이 실시예 2에 의한 안테나 장치는 안테나(1)가 칩 안테나로부터 대략 1/2 파장 선 형상 안테나에 제 1 정합 회로(8) 내의 전송 선로(6a)에 직렬 접속된 칩 소자가 칩 커패시터(3a)로부터 칩 인덕터(4a)로 대체되어 있는 점에서, 실시예 1에 도시한 안테나 장치와는 다르다.
다음으로, 이렇게 구성된 실시예 2에 의한 안테나 장치의 동작에 대해서 설명한다.
대략 1/2 파장 선 형상 안테나가 사용된 안테나(1)의, 어느 주파수 대역에서의 입력 임피던스 궤적을 도 18의 스미스 차트에 도시한다. 안테나(1)는 대략 1/2 파장 선 형상 안테나이기 때문에, 도 18에 도시하는 바와 같이 고임피던스 특성을 갖는다. 여기서, 실시예 1과 같이, 직렬 접속된 전송 선로(6a)와 커패시턴스 소자(3a) 조합에 의한 제 1 정합 회로(8-1)를 사용하면, 주파수 f2에서의 입력 임피던스의 저항 성분을 특성 임피던스(Z0), 또한 리액턴스 성분을 양으로 하기 위해서는 전송 선로(6a)의 전기 길이(θa)가 커져버려, 제 1 정합 회로(8-1)가 대형화하며, 그에 따라 임피던스 정합 회로(7)도 대형화하기 때문에, 회로 구성 상 바람직하지 않다.
그래서, 이 실시예 2에 의한 안테나 장치에서는 제 1 정합 회로(8-1)에 직렬 접속된 전송 선로(6a)와 인덕턴스 소자(4a)의 조합을 사용함으로써, 제 1 정합 회로(8-1)를 소형으로 구성하며, 임피던스 정합 회로(7)를 소형화하고 있다. 도 17에 도시하는 전송 선로(6a)는 절점(B)에서의 주파수 f2에서의 임피던스의 리액턴스 성분이 음, 또한 저항 성분이 특성 임피던스(ZO)에 일치할 때까지 궤적을 시계 방향으로 회전시키는 전기 길이(θa)를 갖는다. 따라서, 절점(B)에서 안테나(1) 측을 본 경우의 궤적은 도 19의 스미스 차트에 도시하는 것이 된다.
다음으로, 절점(B)에 연결된 인덕턴스 소자(4a)로서는 주파수 f2에서, 도 19에서의 주파수 f2에서의 임피던스의 리액턴스 성분과 절대치가 같은 리액턴스를 주는 인덕턴스 값을 갖는 것이 사용된다. 그 결과, 절점(C)에서 안테나(1) 측을 보았을 때의 궤적은 도 20의 스미스 차트에 도시하는 것이 된다. 이렇게 하여, 도 17에 도시하는 제 1 정합 회로(8-1)에 의해 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 이루어진 것이 된다.
또한, 이것으로부터 외부 회로(10) 측 회로 동작에 대해서는 실시예 1에서 설명한 도 11 내지 도 14에 도시하는 것과 동일하기 때문에, 여기서는 그 설명은 생략한다.
또, 이 실시예 2에 의한 안테나 장치에 있어서도, 실시예 1의 안테나 장치의 경우와 동일한 효과가 얻어지며, 더욱이, 고임피던스 입력 임피던스 특성을 보이는 안테나에 대해 임피던스 정합을 할 경우에, 회로를 소형으로 구성할 수 있다는 효과도 얻어진다.
실시예 3.
또한, 실시예 1 및 실시예 2의 안테나 장치에서는 제 1 정합 회로(8-1)를 전송 선로(6a)와 커패시턴스 소자(3a) 혹은 인덕턴스 소자(4a)와의 직렬 접속 회로에서 형성한 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명에 의한 임피던스 정합 회로(7)는 제 1 정합 회로(8-1)의 회로 구성을 변경함으로써, 다종 다양한 안테나(1)의 임피던스 정합에 유연하게 대응할 수 있다.
예를 들면, 도 21에 도시하는 바와 같이, 제 1 정합 회로(8-1)를 전송 선로(6a)와, 그에 병렬 접속된 커패시턴스 소자(3a) 및 인덕턴스 소자(4a)에 의한 병렬 공진 회로(5a)를 사용하여 구성하는 것도 가능하다. 이 도 21에 도시하는 제 1 정합 회로(8-1)에 있어서, 제 1 정합 회로(8-1)의 병렬 공진 회로(5a)는 주파수 f1에서 공진하며, 주파수 f2에서 소요 서셉턴스를 보이도록 인덕턴스 소자(4a) 및 커패시턴스 소자(3a)의 소자치를 선택하면 된다. 이로써, 제 1 정합 회로(8-1)의 병렬 공진 회로(5a)는 주파수 f1에서 오픈이, 제 2 정합 회로(8-2)의 병렬 공진 회로(5b)는 주파수 f2에서 오픈이 되기 때문에, 직렬 공진 회로(5a)와 직렬 공진 회로(5b)는 서로 다른쪽 임피던스 정합을 저해하지 않고, 2개의 주파수 f1, f2에서 임피던스 정합할 수 있다.
이렇게, 이 실시예 3에 의한 안테나 장치에 사용한 임피던스 정합 회로(7)는 제 1 정합 회로(8-1)의 회로 구성을 변경함으로써, 각종 임피던스 특성을 보이는 안테나(1)에 대응하여, 2개의 주파수 f1, f2에서 임피던스 정합하는 것이 가능해진다는 효과가 얻어진다.
실시예 4.
또, 상기 실시예 1에서 실시예 3에 있어서는 임피던스 정합 회로(7)를 제 1 정합 회로(8-1)와 제 2 정합 회로(8-2)로 구성한 것에 대해서 설명했지만, 제 1 정합 회로(8-1)를 생략한 제 2 정합 회로(8-2)만에 의한 임피던스 정합 회로(7)를 사용할 수도 있다. 도 22는 그러한 이 실시예 4에 의한 안테나 장치를 도시하는 회로도로, 도시와 같이, 제 1 정합 회로(8-1)를 삭제하여 전송 선로(6)와, 커패시턴스 소자(3) 및 인덕턴스 소자(4)에 의한 병렬 공진 회로(5)로 이루어지는 제 2 정합 회로(8-2)만에 의해 구성된 임피던스 정합 회로(7)를 사용하고 있다.
도 10이나 도 20의 스미스 차트에 도시하는 바와 같은 입력 임피던스 특성이 이미 얻어져 있을 경우에 있어서, 이미 어느 주파수(주파수 f2)에서 임피던스 정합이 매치되어 있는 안테나에서, 이 임피던스 정합이 매치되어 있는 주파수 f2 외의 주파수 f1에서도, 임피던스 정합을 도모하고 싶을 경우에는 도 22에 도시하는 바와 같은, 제 1 정합 회로(8-1)를 삭제한 회로 구성의 임피던스 정합 회로(7)를 사용하면 된다.
이상과 같이, 이 실시예 4에 의하면, 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 이미 이루어져 있는 안테나(1)를 전제로 하고 있기 때문에, 제 1 정합 회로(8-1)를 생략하는 것이 가능해지며, 주파수 f2에서의 임피던스 정합 상태를 유지한채, 주파수 f1에서 임피던스 정합하는 것이 가능한 임피던스 정합 회로(7)를 보다 심플한 회로에서 구성할 수 있다는 효과가 얻어진다.
실시예 5.
도 23은 본 발명의 실시예 5에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도이며, 도 24는 도 23에 도시한 안테나 장치의 상면도, 도 25는 해당 안테나 장치의 회로도이다. 또한, 도 23 내지 도 25에 도시한 안테나 장치는 휴대 전화기 등의 소형 무선 단말에서 사용되는 시판 칩 안테나와, 그것을 2개의 주파수 대역에서 동작시키기위한 임피던스 정합 회로를 조합시킨 것으로, 상기 임피던스 정합 회로는 평면형 전송 선로인 코플레이너 선로에 칩 커패시터에 의한 커패시턴스 소자를 실장함으로써 구성하고 있다.
이들 도 23 내지 도 25에 있어서, 1은 칩 안테나에 의한 안테나, 2는 이 안테나(1)의 입력 단자이며, 12는 유전체 기판, 13a 내지 13c는 유전체 기판(12) 표면 및 이면에 형성된 접지 도체, 17은 유전체 기판(12) 및 접지 도체(13a 내지 13c)와 함께 안테나(1)의 급전 선로와 코플레이너 선로를 형성하는 코플레이너 선로 중심 도체, 10은 전원 회로 혹은 RF 회로 등의 외부 회로, 9는 이 외부 회로(10)가 접속되는 입력 단자이다. 또한, 이들은 도 5에 동일 부호를 붙여 도시한 실시예 1에 있어서의 그것들과 동등 부분이다.
6a는 주파수 f2에서 전기 길이(θa)를 가진 코플레이너 선로에 의한 전송 선로이다. 3은 코플레이너 선로 중심 도체(17)에 형성된 갭 상에 설치되고 회로적으로는 직렬 실장된 리액턴스 소자로, 여기서는 칩 커패시터에 의한 커패시턴스 소자가 사용되고 있다. 6b는 주파수 f1에서 전기 길이(θb)를 가진 코플레이너 선로에 의한 전송 선로이다. 14는 전기 길이(θo)를 갖는 코플레이너 선로에 의한 오픈 스터브, 15는 전기 길이(θs)를 갖는 코플레이너 선로에 의한 쇼트 스터브로, 이 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)는 코플레이너 중심 도체(17)의 동일 개소에 대향하도록 접속되어 있다.
5-2는 이들 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)로 형성되어 병렬 공진 회로로서 기능하는 1/4파장 공진 회로이다. 여기서, 이 1/4파장 공진 회로(5-2)에서는주파수 f2에서 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)의 전기 길이(θo 및 θs)의 합이 거의 π/2, 즉 주파수 f2에서의 파장의 거의 1/4로 공진함과 동시에, 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이도록 그 전기 길이(θo, θs) 배분이 정해지고 있다. 또한, 이 전기 길이(θo와 θs)의 합은 주파수 f2에서의 파장의 거의 1/4의 홀수배이면 되지만, 회로의 소형화 관점에서 여기서는 주파수 f2에서의 파장의 거의 1/4로 하고 있다. 또 이와 아울러, 전송 선로(6b)의 전기 길이(θb)도 소요 값이 선택되고 있다.
8-1은 전송 선로(6a)와 커패시턴스 소자(3)로 구성되며, 주파수 f2에서 안테나(1)의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로이며, 8-2는 전송 선로(6b)와, 오픈 스터브(14) 및 쇼트 스터브(15)로 이루어지는 1/4파장 공진 회로(5-2)에 의해 구성되며, 주파수 f1에서 임피던스 정합을 행하는 제 2 정합 회로이다. 7은 이 제 1 정합 회로(8-1)와, 제 2 정합 회로(8-2)에 의해 구성된 2개의 주파수 f1, f2에서 임피던스 정합을 행하는 임피던스 정합 회로이다.
16은 유전체 기판(12) 표면의 접지 도체(13a, 13b)와 이면의 접지 도체(13c)를 전기적으로 접속하여, 불필요 모드 전파를 억제하는 스루 홀이다.
또한, 도 25에 도시하는 회로도에 있어서는 후술하는 동작 설명을 위해, A 내지 E로서 회로의 절점을 도시하고 있다.
다음으로 동작에 대해서 설명한다.
여기서, 이렇게 구성된 실시예 5의 안테나 장치도 실시예 1의 안테나 장치와 거의 동일한 동작을 한다. 즉, 임피던스 정합 회로(7) 내의 공진 회로가 실시예 1의 안테나 장치에서는 칩 소자에 의한 병렬 공진 회로인 데 대해, 이 실시예 5에 있어서의 안테나 장치에서는 쇼트 스터브(15)와 오픈 스터브(14)에 의한 1/4파장 공진 회로(5-2)로 대체되어 있다. 여기서, 이들 쇼트 스터브(15) 및 오픈 스터브(14)는 전송 선로(6b)에 대해 병렬 접속되어 있기 때문에, 이 1/4파장 공진 회로(5-2)도 병렬 공진 회로로서 기능한다.
따라서, 그 동작 원리는 실시예 1에 의한 안테나 장치의 경우와 거의 동일하다. 그 때문에, 혹시 안테나(1)의 임피던스 궤적이 도 8에 도시하는 스미스 차트와 같이 주어지면, 절점(B 내지 E)에서 안테나(1) 측을 보았을 때의 임피던스는 도 9 내지 도 11 및 도 13의 스미스 차트에 도시한 궤적과 유사한 궤적이 된다.
여기서, 오픈 스터브(14)의 전기 길이(θo)와 쇼트 스터브(15)의 전기 길이(θs) 및 전송 선로(6b)의 전기 길이(θb)는 이하의 식 (3) 및 식 (4)의 조건식을 연립 방정식으로서 풀음으로써 구할 수 있다.
θs + θo = π/2 ···(3)
Z0-1·(Y1 + jZ0-1tanθb)/(Z0-1+ jY1tanθb)
+jZ0s-1tan(f1·f2-1·θo)
-jZ0s-1cot(f1·f2-1·θs) = Z0-1···(4)
여기서, 상기 식 (4)에 있어서의 Y1은 도 25의 절점(C)에서 안테나(1) 측을 보았을 때의 주파수 f1에서의 어드미턴스, 즉 도 10에 도시하는 스미스 차트에서의 주파수 f1에서의 어드미턴스에 대응한다. 또, Z0s는 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)의 특성 임피던스이다. 또, 식 (4)는 복소수 방정식이기 때문에 실수부와 허수부로 2개의 방정식으로 분리된다. 따라서, 상기 연립 방정식은 3개의 식이 되며, θs, θo 및 θb 3개의 전기 길이를 미지수로 하여 해를 구할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는 제 1 정합 회로(8-1)에 있어서, 전송 선로(6a)에 직렬 접속되는 리액턴스 소자로서, 커패시턴스 소자(3)를 사용한 경우에 대해서 도시했지만, 해당 리액턴스 소자로서 인덕턴스 소자를 사용하여, 그것을 전송 선로(6a)에 직렬 접속하도록 해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
이렇게, 이 실시예 5에 의한 안테나 장치는 실시예 1의 안테나 장치와 동일한 특징을 갖고 있어, 그와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 더욱이 ,이 실시예 5의 안테나 장치에서는 임피던스 정합 회로(7)의 공진 회로를 칩 소자가 아니라 스터브를 사용하여 구성했기 때문에, 칩 소자의 개수가 적어져 제작이 용이해짐과 동시에, 저코스트로 제작할 수 있다는 효과도 얻어진다.
또, 제 1 정합 회로(8-1)의 회로 구성을 변경함으로써, 다양한 안테나(1)의 임피던스 정합에 유연하게 대응할 수 있는 점에서, 실시예 1의 안테나 장치와 동일한 것은 말할 필요도 없다.
실시예 6.
도 26은 본 발명의 실시예 6에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도이며, 도 27은 도 26에 도시한 안테나 장치의 상면도이다. 또한, 이들 도 26, 도 27에 도시한 안테나 장치는 휴대 전화기 등의 소형 무선 단말에서 사용되는 소형 헤리컬 안테나와, 그것을 2개의 주파수 대역에서 동작시키기 위한 임피던스 정합 회로를 조합시킨 것으로, 상기 임피던스 정합 회로는 평면형 전송 선로인 마이크로 스트립 선로를 사용하여 구성하고 있다.
이들 도 26, 도 27에 있어서, 1은 소형 헤리컬 안테나에 의한 안테나, 2는 안테나(1)의 입력 단자이며, 12는 유전체 기판, 13은 유전체 기판(12) 이면에 형성된 접지 도체이다. 18은 유전체 기판(12) 및 접지 도체(13)와 함께 안테나(1)의 급전 선로가 되는 마이크로 스트립 선로를 형성하는 스트립 도체이다. 10은 전원 회로 혹은 RF 회로 등의 외부 회로이며, 9는 이 외부 회로(10)가 접속되는 입력 단자이다.
6a는 마이크로 스트립 선로로 형성되며, 주파수 f2에서 전기 길이(θa)를 갖는 전송 선로, 6b는 마이크로 스트립 선로로 형성되며, 주파수 f1에서 전기 길이(θb)를 갖는 전송 선로이며, 22는 이들 전송 선로(6a와 6b) 사이에 삽입되어 직렬 정전 용량을 주는 도체 패턴으로 형성된 커패시턴스 소자로서의 인터 디지털 커패시터이다. 14는 전기 길이(θo)를 가진 마이크로 스트립 선로에 의한 오픈 스터브이며, 15는 전기 길이(θs)를 가진 마이크로 스트립 선로에 의한 쇼트 스터브이다. 16은 쇼트 스터브(15) 선단을 접지 도체(13)에 접속하기 위한 스루 홀이다. 또한, 이 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)는 스트립 도체(18)의 동일 개소에 대향하여 접속되어 있다.
5-2는 이들 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)로 형성되어 병렬 공진 회로로서 기능하는 1/4파장 공진 회로이다. 여기서, 이 1/4파장 공진 회로(5-2)에서는주파수 f2에서 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)의 전기 길이(θo 및 θs)의 합이 거의 π/2, 즉 주파수 f2에서의 파장의 거의 1/4로 공진함과 동시에, 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이도록 그 전기 길이(θo, θs) 배분이 정해져 있다. 이 전기 길이(θo와 θs)의 합은 주파수 f2에서의 파장의 거의 1/4의 홀수배이면 되지만, 소형화 관점에서, 여기서는 주파수 f2에서의 파장의 거의 1/4로 하고 있다. 또 이와 아울러, 전송 선로(6b)의 전기 길이(θb)도 소요 값이 선택되고 있다.
따라서, 이 실시예 6에 있어서의 안테나 장치의 회로도는 도 25에 도시한 실시예 5에 의한 안테나 장치의 그것과 동일해진다. 단, 이 실시예 6에 의한 안테나 장치의 제 1 정합 회로(8-1)는 전송 선로(6a)와, 인터 디지털 커패시터(22)에 의해 구성되며, 제 2 정합 회로(8-2)는 전송 선로(6b)와, 마이크로 스트립 선로에 의한 오픈 스터브(14) 및 쇼트 스터브(15)에 의한 1/4파장 공진 회로(5-2)에 의해 구성되어 있다.
이렇게 구성된 안테나 장치에 있어서는 안테나(1)의 헤리컬 직경이 파장에 대해 작게 선택되며, 또한 헤리컬 도체가 상세한 피치로 감겨 있을 경우에는 안테나(1)의 임피던스 특성은 대략 도 8의 스미스 차트에 도시하는 특성이 된다. 따라서, 이 실시예 6에 의한 안테나 장치도 실시예 1 혹은 실시예 5의 안테나 장치와 거의 동일하게 동작하여, 동일한 효과를 낸다. 이 경우도, 오픈 스터브(14) 및 쇼트 스터브(15)의 전기 길이(θo, θs)와, 전송 선로(6b)의 전기 길이(θb)는 실시예 5에서 도시한 식 (3)과 식 (4)에 의해 구할 수 있다.
여기서, 상기 설명에 있어서는 제 1 정합 회로(8-1)를 전기 길이가 θa인 전송 선로(6a)와, 인터 디지털 커패시터(22)로 구성한 것을 도시했지만, 그 인터 디지털 커패시터(22)를 오픈 스터브와 쇼트 스터브로 형성된 1/4파장 공진 회로로 대체하며, 해당 1/4파장 공진 회로의 쇼트 스터브와 오픈 스터브의 전기 길이의 합이 주파수 f1에서의 파장의 대략 1/4 혹은 그 홀수배가 되며, 또한 주파수 f2에서의 쇼트 스터브와 오픈 스터브의 서셉턴스 치의 합이 소정의 서셉턴스 치가 되도록 그들 쇼트 스터브와 오픈 스터브의 전기 길이를 설정하도록 해도 된다.
또, 상기 설명에 있어서는 안테나(1)의 입력 단자(2)와 제 2 정합 회로(8-2) 사이에 제 1 정합 회로(8-1)를 삽입한 경우에 대해서 설명했지만, 실시예 4에 있어서 설명한 바와 같이, 이 제 1 정합 회로(8-1)를 할애해도 된다.
이렇게, 이 실시예 6의 안테나 장치는 실시예 1의 안테나 장치와 동일한 특징을 가지며, 동일한 효과를 보인다. 더욱이, 이 실시예 6에 의한 안테나 장치에서는 병렬 공진 회로(5-2)를 칩 소자가 아니라 마이크로 스트립 선로에 의한 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)를 사용하여 구성한 것에 더불어, 제 1 정합 회로(8-1)의 커패시턴스 소자로서 인터 디지털 커패시터(22)를 사용하고 있기 때문에, 칩 소자가 모두 없어져, 유전체 기판(12) 상에 스트립 도체(18)의 패턴을 형성하는 것 만으로 제작하는 것이 가능해져, 제작이 용이해짐과 동시에, 저코스트로 제작할 수 있다는 효과가 얻어진다. 또, 임의의 정전 용량치를 갖는 커패시턴스 소자를 정밀도 좋게 또한 용이하게 제작하는 것이 가능해지기 때문에, 보다 특성이 양호한 임피던스 정합 회로를 얻을 수 있다.
실시예 7.
도 28은 본 발명의 실시예 7에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도이며, 도 29는 도 28에 도시한 안테나 장치의 상면도, 도 30은 해당 안테나 장치의 회로도이다. 또한, 이들 도 28 내지 도 30에 도시한 안테나 장치는 휴대 전화기 등의 소형 무선 단말에서 사용되는 소형 헤리컬 안테나와, 그것을 2개의 주파수 대역에서 동작시키기 위한 임피던스 정합 회로를 조합시킨 것으로, 상기 임피던스 정합 회로는 평면형 전송 선로인 마이크로 스트립 선로를 사용하여 구성하고 있다.
이들 도 28 내지 도 30에 있어서, 1은 소형 헤리컬 안테나에 의한 안테나, 2는 이 안테나(1)의 입력 단자, 12는 유전체 기판, 13은 유전체 기판(12) 이면에 형성된 접지 도체, 18은 유전체 기판(12) 및 접지 도체(13)와 함께 안테나(1)의 급전 선로가 되는 마이크로 스트립 선로를 형성하는 스트립 도체, 10은 전원 회로 혹은 RF 회로 등에 의한 외부 회로, 9는 이 외부 회로(10)가 접속되는 입력 단자이다. 또한, 이들은 도 26에 동일 부호를 붙여 도시한 실시예 6에 있어서의 그것들과 동등 부분이다.
6a는 마이크로 스트립 선로로 형성되며, 주파수 f2에서 전기 길이(θa)를 갖는 마이크로 스트립 선로에 의한 전송 선로, 6b는 마이크로 스트립 선로로 형성되며, 주파수 f1에서 전기 길이(θb)를 갖는 전송 선로이며, 22는 이들 전송 선로(6a와 6b) 사이에 삽입되어 직렬 정전 용량을 주는 도체 패턴으로 형성된 커패시턴스 소자로서의 인터 디지털 커패시터이다. 14a는 전기 길이(θo)를 가진 마이크로 스트립 선로에 의한 제 1 오픈 스터브, 14b는 전기 길이(θso)를 가진 마이크로 스트립 선로에 의한 제 2 오픈 스터브로, 이들 제 1 오픈 스터브(14a) 및 제 2 오픈 스터브(14b)는 스트립 도체(18)의 동일 개소에 대향하여 접속되어 있다.
5-3은 이들 제 1 오픈 스터브(14a)와 제 2 오픈 스터브(14b)로 형성되어 병렬 공진 회로로서 기능하는 1/2파장 공진 회로이다. 여기서, 이 1/2파장 공진 회로(5-3)에서는 주파수 f2에서 제 1 오픈 스터브(14a)의 전기 길이(θo)와 제 2 오픈 스터브(14b)의 전기 길이(θso)와의 합이 거의 π, 즉 주파수 f2에서의 파장의 거의 1/2로 공진함과 동시에, 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이도록 그 전기 길이(θo, θso) 배분이 정해져 있다. 또한 이 전기 길이(θo과 θso)의 합은 주파수 f2에서의 파장의 거의 1/2의 정수배이면 되지만, 회로의 소형화 관점에서, 여기서는 주파수 f2에서의 파장의 거의 1/2로 하고 있다. 또 이와 아울러, 전송 선로(6b)의 전기 길이(θb)도 소요 값이 선택되고 있다.
8-1은 전송 선로(6a)와 인터 디지털 커패시터(22)에 의한 커패시턴스 소자(3)로 구성되며, 주파수 f2에서 안테나(1)의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로이며, 8-2는 전송 선로(6b)와, 마이크로 스트립 선로로 형성된 제 1 및 제 2 오픈 스터브(14a, 14b)에 의한 1/2파장 공진 회로(5-3)에 의해 구성되며, 주파수 f1에서 임피던스 정합을 행하는 제 2 정합 회로이다. 7은 이들 제 1 정합 회로(8-1)와 제 2 정합 회로(8-2)에 의해 구성된 2개의 주파수 f1, f2에서 임피던스 정합을 행하는 임피던스 정합 회로이다.
또한, 도 30에 도시하는 회로도에 있어서도, 후술하는 동작 설명을 위해 A내지 E로서 회로의 절점을 도시하고 있다.
다음으로 동작에 대해서 설명한다.
여기서, 이 실시예 7에 의한 안테나 장치도 실시예 6의 안테나 장치와 거의 동일하게 동작하며, 그와 동등한 효과를 갖는다. 도 30에 있어서, 제 2 정합 회로(8-2) 내의 병렬 공진 회로가 실시예 6에서는 쇼트 스터브와 오픈 스터브의 조합에 의한 1/4파장 공진 회로(5-2)로 되어 있는 데 대해, 이 실시예 7의 안테나 장치에서는 2개의 오픈 스터브(14a, 14b) 조합에 의한 1/2파장 공진 회로(5-3)로 되어 있다. 이 2개의 스터브는 전송 선로(6b)에 대해 동일 개소에서 병렬 접속되어 있기 때문에, 상기 1/2파장 공진 회로(5-3)도 병렬 공진 회로의 일종이라 간주할 수 있다.
따라서, 그 동작 원리는 상기 실시예 6에 의한 안테나 장치의 경우와 거의 동일하다. 그 때문에, 혹시 안테나(1)의 임피던스 궤적이 도 8에 도시하는 스미스 차트와 같이 주어지는 것이면, 도 30의 절점(B 내지 E)에서 안테나(1) 측을 보았을 때의 임피던스는 도 9 내지 도 11 및 도 13의 스미스 차트에 도시한 궤적과 유사한 궤적이 된다.
여기서, 제 1 오픈 스터브(14a)의 전기 길이(θo)와 제 2 오픈 스터브(14b)의 전기 길이(θso) 및 전송 선로(6b)의 전기 길이(θb)는 이하의 식 (5)와 식 (6)에서 도시하는 조건식을 연립 방정식으로서 풀음으로써 구할 수 있다.
θso + θo = π ···(5)
Z0-1·(Y1 + jZ0-1tanθb)/(Z0-1+ jY1tanθb)
+ jZ0s-1tan(f1·f2-1·θo)
+jZ0S-1tan(f1·f2-1·θs0) = Z0-1···(6)
또한, 상기 식 (6)에 있어서의 Y1은 도 30의 절점(C)에서 안테나(1) 측을 보았을 때의 주파수 f1에서의 어드미턴스이다. 즉 도 10에 있어서의 주파수 f1에서의 어드미턴스에 대응한다. 또 Z0s는 각 오픈 스터브(14a, 14b)의 특성 임피던스이다. 또한, 상기 식 (6)은 복소수 방정식이기 때문에 실수부와 허수부 2개의 방정식으로 분리된다. 따라서, 상기 연립 방정식은 3개의 식이 되며, θso, θo 및 θb 3개의 전기 길이를 미지수로서 해를 구할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는 제 1 정합 회로(8-1)를 전기 길이가 θa인 전송 선로(6a)와, 인터 디지털 커패시터(22)에 의해 구성한 것을 도시했지만, 그 인터 디지털 커패시터(22)를 제 1 오픈 스터브와 제 2 오픈 스터브로 형성된 1/2파장 공진 회로로 대체하여, 그 제 1 오픈 스터브와 제 2 오픈 스터브의 전기 길이의 합이 주파수 f1에서의 파장의 대략 1/2 혹은 그 정수배가 되며, 또한 주파수 f2에서의 그들 2개의 오픈 스터브의 서셉턴스 치의 합이 소정의 서셉턴스 치가 되도록 그들 제 1 오픈 스터브와 제 2 오픈 스터브의 전기 길이를 설정하도록 해도 된다.
또, 상기 설명에 있어서는 안테나(1)의 입력 단자(2)와 제 2 정합 회로(8-2) 사이에 제 1 정합 회로(8-1)를 삽입한 경우에 대해서 설명했지만, 실시예 4에 있어서 설명한 바와 같이, 이 제 1 정합 회로(8-1)를 할애해도 된다.
이렇게, 이 실시예 7에 의한 안테나 장치는 실시예 6의 안테나 장치와 동일한 특징을 가지며, 동일한 효과를 보인다. 더욱이, 이 실시예 7에 의한 안테나 장치에서는 2개의 스터브를 오픈 스터브만으로서 쇼트 스터브를 사용하고 있지 않기 때문에, 스루 홀이 불필요해져 보다 제작이 용이해짐과 동시에 저코스트로 제작할 수 있다는 효과가 얻어진다.
실시예 8.
도 31은 본 발명의 실시예 8에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도이며, 도 32는 도 31에 도시한 안테나 장치의 상면도, 도 33은 해당 안테나 장치의 회로도이다. 또한, 이들 도 31 내지 도 33에 도시한 안테나 장치는 원형 마이크로 스트립 안테나와, 그것을 2개의 주파수 대역에서 동작시키기 위한 임피던스 정합 회로를 조합시킨 것으로, 상기 임피던스 정합 회로는 마이크로 스트립 선로를 사용하여 구성하고 있다.
이들 도 31 내지 도 33에 있어서, 1은 원형 마이크로 스트립 안테나에 의한 안테나이며, 2는 이 안테나(1)의 입력 단자이다. 12는 유전체 기판으로, 상기 안테나(1)는 이 유전체 기판(12) 표면에 형성되어 있다. 13은 유전체 기판(12) 이면에 형성된 접지 도체이며, 18은 유전체 기판(12) 및 접지 도체(13)와 함께 안테나(1)의 급전 선로가 되는 마이크로 스트립 선로를 형성하며, 더욱이 상기 안테나(1)도 형성하는 스트립 도체이다. 10은 전원 회로 혹은 RF 회로 등의 외부 회로이며, 9는 이 외부 회로(10)가 접속되는 입력 단자이다.
24는 마이크로 스트립 선로로 형성된 주파수 f2에서의 1/4파장 임피던스 변성기이며, 6은 주파수 f1에서 전기 길이(θb)를 갖는 마이크로 스트립 선로에 의한 전송 선로이다. 14a는 전기 길이(θo)를 갖는 마이크로 스트립 선로에 의한 제 1 오픈 스터브이며, 14b는 전기 길이(θso)를 갖는 마이크로 스트립 선로에 의한 제 2 오픈 스터브이다. 이들 2개의 오픈 스터브(14a, 14b)는 스트립 도체(18)의 동일 개소에 대향하여 접속되어 있다.
5-3은 이들 제 1 오픈 스터브(14a)와 제 2 오픈 스터브(14b)로 형성되는 1/2파장 공진 회로이다. 여기서, 이 1/2파장 공진 회로(5-3)에서는 주파수 f2에서 양 오픈 스터브(14a, 14b)의 전기 길이(θo 및 θso)의 합이 거의 π, 즉 주파수 f2에서의 파장의 거의 1/2로 공진함과 동시에, 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이도록 그 전기 길이(θo, θso) 배분이 정해져 있다. 또한, 이 전기 길이(θo과 θso)의 합은 주파수 f2에서의 파장의 거의 1/2의 정수배이면 되지만, 회로의 소형화 관점에서, 여기서는 주파수 f2에서의 파장의 거의 1/2로 하고 있다. 또 이와 아울러, 전송 선로(6b)의 전기 길이(θb)도 소요 값이 선택되고 있다.
8-1은 마이크로 스트립 선로에 의한 1/4파장 임피던스 변성기(24)로 구성되며, 주파수 f2에서 안테나(1)의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로이며, 8-2는 전송 선로(6)와, 마이크로 스트립 선로에 의한 제 1 오픈 스터브(14a) 및 제 2 오픈 스터브(14b)에 의한 1/2파장 공진 회로(5-3)에 의해 구성되며, 주파수 f1에서 임피던스 정합을 행하는 제 2 정합 회로이다. 7은 이 제 1 정합 회로(8-1)와 제 2 정합 회로(8-2)에 의해 구성된 2개의 주파수 대역에서 임피던스 정합을 행하는 임피던스 정합 회로이다.
또한, 도 33에 도시하는 회로도에 있어서도, 후술하는 동작 설명을 위해, A 내지 E로서 회로의 절점을 도시하고 있다.
다음으로 동작에 대해서 설명한다.
여기서, 이러한 원형 마이크로 스트립 안테나에 의한 안테나(1)의 입력 임피던스 특성을 도 34의 스미스 차트에 도시한다. 이 도 34는 도 33의 회로도에 의하면, 절점(A)에서 안테나(1) 측을 보았을 때의 특성에 상당한다. 일반적으로, 이러한 원형 마이크로 스트립 안테나에서는 도시하는 바와 같이 안테나(1)의 입력 단자(2)에 마이크로 스트립 선로를 접속하여 급전할 경우, 도 34와 같은 고임피던스 특성을 도시한다. 이 도 34에 도시하는 특성은 임피던스 정합을 행하는 주파수의 하나인 주파수 f2에서, 리액턴스 성분이 0이 되도록 안테나(1)의 패턴 크기가 조정된 결과, 얻어진 임피던스 특성인 것으로 한다.
이러한 안테나(1)에 1/4파장 임피던스 변성기(24)를 접속하면, 도 35의 스미스 차트에 도시하는 바와 같은 특성이 되며, 도 34의 주파수 f2에서의 저항 성분은 특성 임피던스(ZO)(규격화 임피던스 혹은 외부 회로(10)의 특성 임피던스)로 변환된다. 이 도 35에 도시한 특성에 대해서, 주파수 f2에서의 임피던스 정합 상태를 유지한채, 주파수 f1에서도 임피던스 정합하는 동작에 대해서는 실시예 6의 경우와 동일하다.
이렇게, 이 실시예 8에 의한 안테나 장치는 실시예 7의 안테나 장치와 동일한 특징을 가지며, 동일한 효과를 보인다. 또, 이 실시예 8에 의한 안테나 장치에서는 원형 마이크로 스트립 안테나 특성을 고려하여, 제 1 정합 회로(8-1)에 1/4파장 임피던스 변성기(24)를 사용하고 있기 때문에, 회로 구성이 심플하고 저코스트로 제조할 수 있다는 효과가 얻어진다.
실시예 9.
도 36은 본 발명의 실시예 9에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도이다. 또한, 이 실시예 9에 의한 안테나 장치는 속이 빈 원통 형상 유전체 상에 형성된 4개(N개)의 헤리컬 방사 소자로 이루어지는 4선 권취(N선 권취) 헤리컬 안테나에 의한 안테나와, 4개의 헤리컬 방사 소자에 각각 접속되며, 그것들을 2개의 주파수 대역에서 동작시키기 위한 4개(N개)의 임피던스 정합 회로와, 상기 4개의 임피던스 정합 회로에 접속되며, 그것들에 대해 소정의 위상차를 주면서 마이크로파 분배 혹은 합성을 행하는 4분배 회로(N분배 회로)를 조합시켜, 안테나와 급전 회로를 일체적으로 형성한 휴대 전화기 등의 소형 무선 단말에서 사용되는 안테나 장치이다. 또한, 상기 각 임피던스 정합 회로는 마이크로 스트립 선로를 사용하여 구성한 실시예 6에서 설명한 것을 사용하고 있다.
또한, 도 37은 도 36에 도시한 안테나 장치의 원통 외면을 도시하는 전개도, 도 38은 동일하게 원통 내면을 도시하는 전개도, 도 39는 해당 안테나 장치의 임피던스 정합 회로 부분의 스트립 도체 패턴을 도시하는 확대도이며, 도 40은 도 36에 도시한 안테나 장치의 회로도이다.
이들 도 36 내지 도 40에 있어서, 21은 속이 빈 원통 형상 유전체이다. 1은 원통 형상 유전체(21) 외면에 스트립 형상 도체의 패턴으로 형성된 4개의 헤리컬방사 소자로 이루어지는 안테나이며, 2는 이 안테나(1)에 있어서의 4개의 헤리컬 방사 소자의 입력 단자이다. 13은 원통 형상 유전체(21) 내면의 일부 영역에 형성된 접지 도체로, 이 접지 도체(13)는 상기 안테나(1)의 4개 헤리컬 방사 소자가 외면에 형성되어 있는 영역에는 형성되어 있지 않다. 18은 원통 형상 유전체(21) 및 접지 도체(13)와 함께 마이크로 스트립 선로를 구성하는 스트립 도체이다.
6a는 마이크로 스트립 선로로 형성된 주파수 f2에서 전기 길이(θa)를 갖는 전송 선로이다. 22는 이 전송 선로(6a)에 직렬 접속된 인터 디지털 커패시터로, 이 인터 디지털 커패시터(22)는 도 40의 회로도에서는 커패시턴스 소자(3)로서 도시되어 있다. 6b는 마이크로 스트립 선로로 형성된 주파수 f1에서 전기 길이(θb)를 갖는 전송 선로이다. 14는 마이크로 스트립 선로로 구성된 전기 길이(θo)의 오픈 스터브, 15는 마이크로 스트립 선로로 구성된 전기 길이(θs)의 쇼트 스터브이다. 16은 쇼트 스터브(15) 선단에 설치되며, 스트립 도체(18)를 원통 형상 유전체(21) 내면에 형성된 접지 도체(13)에 접속하기 위한 스루 홀이다. 또한, 상기 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)는 스트립 도체(18)의 동일 개소에 있어서 대향하도록 접속되어 있다.
5-2는 이들 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)로 형성되어 병렬 공진 회로로서 기능하는 1/4파장 공진 회로이다. 이 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)의 주파수 f2에서의 전기 길이(θo과 θs)의 합이 거의 π/2(주파수 f2 파장의 거의 1/4)가 되어 병렬 공진하며, 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이도록 그 전기 길이(θo, θs) 배분이 정해져 있다. 또한, 이들 전기 길이(θo과 θs)의 합은주파수 f2에서의 파장의 거의 1/4 혹은 그 홀수배이면 되지만, 소형화 관점에서, 여기서는 주파수 f2 파장의 거의 1/4로 하고 있다. 또 이와 아울러, 전송 선로(6b)의 전기 길이(θb)도 소정 값이 선택되고 있다.
8-1은 전송 선로(6a)와 인터 디지털 커패시터(22)에 의한 커패시턴스 소자(3)에 의해 구성되며, 주파수 f2로 안테나(1)의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로이다. 8-2는 전송 선로(6b)와 마이크로 스트립 선로에 의한 오픈 스터브(14) 및 쇼트 스터브(15)에 의한 1/4파장 공진 회로(5-2)에 의해 구성되며, 주파수 f1에서 임피던스 정합을 행하는 제 2 정합 회로이다. 7은 이들 제 1 정합 회로(8-1)와 제 2 정합 회로(8-2)에 의해 구성된 2개의 주파수 f1, f2에서 임피던스 정합을 행하는 임피던스 정합 회로로, 이 임피던스 정합 회로(7)는 안테나(1)의 각 헤리컬 방사 소자에 대응하여 4개(N개) 준비되어 있다. 9는 이들 4개의 임피던스 정합 회로(7)의 입력 단자이다. 이렇게, 이들 각 임피던스 정합 회로(7)는 실시예 6에 있어서의 임피던스 정합 회로와 동일하게 구성되어 있다.
23은 원통 형상 유전체(21), 접지 도체(13) 및 스트립 도체(18)로 이루어지는 마이크로 스트립 선로로 구성되며, 각각 소요 분배 진폭 특성 및 분배 위상 특성을 보이는 4개(N개)의 분배 단자를 가지며, 그들 각 분배 단자가 4개의 임피던스 정합 회로(7)의 각 입력 단자(9)에 각각 접속된 4분배 회로(N분배 회로)이다. 이 4분배 회로(23)는 4개의 단자 사이에 대략 90°씩의 위상차가 생기도록 구성되어 있다. 25는 4분배 회로(23)의 입력 단자로, 해당 안테나 장치의 입력 단자로 되어 있다.
접지 도체(13)는 상기 임피던스 정합 회로(7) 및 4분배 회로(23)를 구성하는 마이크로 스트립 선로의 스트립 도체가 그 외면에 존재하고 있는 영역에 대응한 원통 형상 유전체(21)의 내면 영역에 형성되어 있다. 10은 이렇게 구성된 안테나 장치의 입력 단자(25)에 접속되는 전원 회로 혹은 RF 회로 등에 의한 외부 회로이다.
또한, 도 40에 도시하는 회로도에 있어서도, 후술하는 동작 설명을 위해, A 내지 F로서 회로의 절점을 도시하고 있다.
다음으로 동작에 대해서 설명한다.
상기 도 36 내지 도 40에 도시한 실시예 9의 안테나 장치에서 사용되고 있는 안테나(1)는 4분배 회로(23)로부터 90°씩의 위상차를 주어, 4개의 헤리컬 방사 소자 사이에 급전함으로써 원편파 방사를 행한다. 이러한 4선 권취 헤리컬 안테나(1)의 방사 지향성은 원통 형상 유전체(21)의 축 방향을 중심으로 하여 브로드하며, 복역이 넓기 때문에 위성 휴대 단말 등에서 대부분 사용된다. 이 실시예 9에 의한 안테나 장치는 이러한 4선 권취 헤리컬 안테나(1)를 2개의 주파수 대역에서 사용하는 것을 가능하게 하는 것이다.
즉, 안테나(1)의 4개의 헤리컬 방사 소자는 서로 결합하여 일체 동작하기 때문에, 그들 4개의 헤리컬 방사 소자의 각 입력 단자(2)로부터 안테나(1) 측을 보았을 때의 액티브 임피던스가 임피던스 정합해야 할 부하 임피던스로 간주할 수 있다. 따라서, 임피던스 정합 회로(7)는 안테나(1)의 각 헤리컬 방사 소자의 입력 단자(2)로부터 안테나(1) 측을 본 액티브 임피던스를 근거로 설계된다. 여기서, 헤리컬 방사 소자의 입력 단자(2)(절점(A))로부터 안테나(1) 측을 보았을 때의 액티브 임피던스는 도 8의 스미스 차트에 도시한 궤적과 유사한 것이기 때문에, 임피던스 정합 회로(7)의 동작으로서는 실시예 1, 5, 6의 안테나 장치와 거의 동일한 것이 된다.
따라서, 도 40의 절점(B 내지 E)에서 안테나(1) 측을 보았을 때의 임피던스는 도 9 내지 도 11 및 도 13의 스미스 차트에 도시한 궤적과 유사한 궤적이 된다. 여기서, 절점(E)에서 2개의 주파수 f1, f2에서의 임피던스 정합이 이미 이루어져 있기 때문에, 절점(F)에서 안테나(1) 측을 보았을 때의 특성에 있어서도, 그들 2개의 주파수 f1, f2에서의 임피던스 정합은 유지된다. 그 결과, 절점(F)에서의 반사 특성은 도 41에 도시하는 바와 같이, 주파수 f1와 f2에서 리턴 로스의 커브를 갖는 곡선이 된다. 또한, 이 도 41의 세로 축은 리턴 로스이며, 가로 축은 주파수이다.
이렇게, 이 실시예 9에 의한 안테나 장치에서는 제 2 정합 회로(8-2)의 병렬 공진 회로(5-2)를 칩 소자가 아니라 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)를 사용하여 구성하며, 제 1 정합 회로(8-1)의 직렬 커패시턴스 소자(3)로서 인터 디지털 커패시터(22)를 사용하고 있기 때문에, 칩리스가 되어, 제작이 용이해짐과 동시에 저코스트로 제작할 수 있다는 효과가 있다. 이 점은 안테나 장치를 원통 형상 유전체(21)를 사용하여 형성하기 때문에 대단히 중요하다.
또, 이 실시예 9의 안테나 장치에서는 전파 방사를 행하는 4개의 헤리컬 방사 소자에 의한 안테나(1), 2개의 주파수 f1, f2에서 동작 가능한 4개의 임피던스 정합 회로(7) 및 4분배 회로(23)를 원통 형상 유전체(21) 상에 일체 형성하고 있어, 안테나 장치를 포함한 무선 단말 장치를 컴팩트하게 구성하는 것이 가능해진다.
더욱이, 안테나(1)에는 4개의 헤리컬 방사 소자가 있고, 안테나(1)의 입력 단자(2)도 4개 존재하지만, 4분배 회로(23)를 일체 형성하고 있기 때문에, 외부 회로(10)와의 접속을 행하는 해당 안테나 장치의 입력 단자(25)는 1개로 된다. 따라서, 이 안테나 장치와 외부 회로(10)의 인터페이스 구조가 심플해져, 조립이 용이하고, 저코스트가 될 뿐 아니라 신뢰성 향상으로도 이어지는 등의 효과가 얻어진다.
실시예 10.
도 42는 본 발명의 실시예 10에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도이다. 또한, 이 실시예 10에 의한 안테나 장치는 속이 빈 원통 형상 유전체 상에 형성된 4선 권취 헤리컬 안테나에 의한 안테나와, 4개의 헤리컬 방사 소자에 각각 접속되며, 그것들을 2개의 주파수 대역에서 동작시키기 위한 4개의 임피던스 정합 회로와, 상기 각 임피던스 정합 회로에 접속되며, 소정의 위상차를 주면서 마이크로파 분배 혹은 합성을 행하는 4분배 회로를 조합시켜, 안테나와 급전 회로를 일체적으로 형성한 휴대 전화기 등의 소형 무선 단말에서 사용되는 안테나 장치이다. 또한, 상기 임피던스 정합 회로는 마이크로 스트립 선로를 사용하여 구성한 실시예 7에서 설명한 것을 사용하고 있는 점에서, 상기 실시예 9에 의한 안테나 장치와는 다르다.
또, 도 43은 도 42에 도시한 안테나 장치의 원통 외면을 도시하는 전개도,도 44는 동일하게 원통 내면을 도시하는 전개도, 도 45는 해당 안테나 장치의 임피던스 정합 회로 부분의 스트립 도체 패턴을 도시하는 확대도이며, 도 46은 도 42에 도시한 안테나 장치의 회로도이다.
이들 도 42 내지 도 46에 있어서, 21은 속이 빈 원통 형상 유전체, 1은 4개의 헤리컬 방사 소자로 이루어지는 안테나, 2는 이 안테나(1)의 각 헤리컬 방사 소자의 입력 단자, 13은 접지 도체, 18는 원통 형상 유전체(21) 및 접지 도체(13)와 함께 마이크로 스트립 선로를 구성하는 스트립 도체, 6a는 주파수 f2에서 전기 길이(θa)를 갖는 전송 선로, 22는 도 46의 회로도에 커패시턴스 소자(3)로서 도시되어 있는 인터 디지털 커패시터, 6b는 주파수 f1에서 전기 길이(θb)를 갖는 전송 선로이다. 또한, 이들은 도 36 내지 도 40에 동일 부호를 붙여 도시한 실시예 9의 안테나 장치에 있어서의 그것들에 상당하는 부분이다.
14a는 마이크로 스트립 선로로 구성되며, 전기 길이(θo)를 갖는 제 1 오픈 스터브이고, 14b는 마이크로 스트립 선로로 구성되며, 전기 길이(θso)를 갖는 제 2 오픈 스터브이다. 상기 제 1 오픈 스터브(14a)와 제 2 오픈 스터브(14b)는 스트립 도체(18)의 동일 개소에 있어서 대향하도록 접속되어 있다.
5-3은 이들 제 1 오픈 스터브(14a)와 제 2 오픈 스터브(14b)로 형성되어 병렬 공진 회로로서 기능하는 1/2파장 공진 회로이다. 이 제 1 오픈 스터브(14a)와 제 2 오픈 스터브(14b)의 주파수 f2에서의 전기 길이(θo과 θso)의 합이 거의 π(주파수 f2 파장의 거의 1/2)가 되어 병렬 공진하며, 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이도록 그 전기 길이(θo, θso) 배분이 정해져 있다. 또한, 이들 전기길이(θo과 θso)의 합은 주파수 f2의 거의 1/2파장의 정수배이면 되지만, 소형화 관점에서, 여기서는 주파수 f2 파장의 거의 1/2로 하고 있다. 또 이와 아울러, 전송 선로(6b)의 전기 길이(θb)도 소정의 값이 선택되고 있다.
8-1은 전송 선로(6a)와, 인터 디지털 커패시터(22)에 의해 구성되며, 주파수 f2에서 안테나(1)의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로이다. 8-2는 전송 선로(6b)와, 마이크로 스트립 선로에 의한 제 1 오픈 스터브(14a) 및 제 2 오픈 스터브(14b)에 의한 1/2파장 공진 회로(5-3)에 의해 구성되며, 주파수 f1에서 임피던스 정합을 행하는 제 2 정합 회로이다. 7은 이들 제 1 정합 회로(8-1)와 제 2 정합 회로(8-2)에 의해 구성된 2개의 주파수 f1, f2에서 임피던스 정합을 행하는 임피던스 정합 회로이며, 이 임피던스 정합 회로(7)는 안테나(1)의 각 헤리컬 방사 소자에 대응하여 4개 준비되어 있다. 9는 이들 4개의 임피던스 정합 회로(7)의 입력 단자이다. 이렇게, 이들 각 임피던스 정합 회로(7)는 실시예 7에 있어서의 임피던스 정합 회로와 동일하게 구성되어 있다.
23은 원통 형상 유전체(21), 접지 도체(13) 및 스트립 도체(18)로 이루어지는 마이크로 스트립 선로로 구성되고, 각각 소요 분배 진폭 특성 및 분배 위상 특성을 보이는 4개의 분배 단자를 가지며, 그들 각 분배 단자가 4개의 임피던스 정합 회로(7)의 각 입력 단자(9)에 각각 접속된 4분배 회로이다. 이 4분배 회로(23)는 4개의 단자 사이에 거의 90°씩의 위상차가 생기도록 구성되어 있다. 25는 4분배 회로(23)의 입력 단자로, 해당 안테나 장치의 입력 단자로 되어 있다.
접지 도체(13)는 실시예 9의 경우와 마찬가지로, 상기 임피던스 정합회로(7) 및 4분배 회로(23)를 구성하는 마이크로 스트립 선로의 스트립 도체가 그 외면에 배치되어 있는 영역에 대응한 원통 형상 유전체(21)의 내면 영역에 형성되어 있다. 10은 이렇게 구성된 안테나 장치의 입력 단자(25)에 접속되는 전원 회로 혹은 RF 회로 등에 의한 외부 회로이다.
또한, 도 46에 도시하는 회로도에 있어서도, 후술하는 동작 설명을 위해, A 내지 F로서 회로의 절점을 도시하고 있다.
다음으로 동작에 대해서 설명한다.
이 실시예 10의 안테나 장치에 있어서도, 4선 권취 헤리컬 안테나(1) 4개의 헤리컬 방사 소자에 대한 급전은 90°씩의 위상차를 주어 4분배 회로(23)로부터 행해진다. 그 때 임피던스 정합 회로(7)가 안테나(1)의 입력 임피던스와 외부 회로(10)의 특성 임피던스와의 임피던스 정합을 행한다. 또한, 이 임피던스 정합 회로(7) 동작은 실시예 9의 그것과 동일하다.
즉, 이 실시예 10의 실시예 9와의 차이는 제 2 정합 회로(8-2)의 병렬 공진 회로가 후자에서는 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)의 조합에 의한 1/4파장 공진 회로(5-2)이며, 전자에서는 제 1과 제 2 오픈 스터브(14a, 14b)의 조합에 의한 1/2파장 공진 회로(5-3)인 점뿐이다. 그 때문에, 실시예 10에 있어서도, 4개의 헤리컬 방사 소자에 의한 안테나(1) 동작은 실시예 9의 경우와 동일하다. 따라서, 헤리컬 방사 소자의 입력 단자(2)(접점(A))로부터 안테나(1) 측을 보았을 때의 액티브 임피던스는 도 8의 스미스 차트에 도시한 궤적과 유사한 것이 되며, 도 46의 절점(B 내지 E)에서 안테나(1) 측을 보았을 때의 임피던스는 실시예 9의 경우와 동일하게 도 9 내지 도 11 및 도 13의 스미스 차트에 도시한 궤적과 유사한 궤적이 된다.
이상과 같이, 이 실시예 10에 의한 안테나 장치에 의하면, 제 2 정합 회로(8-2)로서, 제 1 오픈 스터브(14a) 및 제 2 오픈 스터브(14b)에 의한 병렬 공진 회로(5-3)를 사용하고 있기 때문에, 쇼트 스터브(15)를 접지 도체(13)에 접속하기 위한 스루 홀(16)이 불필요해지며, 제 2 정합 회로(8-2)에 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)에 의한 병렬 공진 회로(5-2)를 사용한 실시예 9의 안테나 장치에 비해, 더욱 제작이 용이해져, 저코스트로 안테나 장치를 제작할 수 있다는 효과가 얻어진다.
이상과 같이, 본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 소정의 전기 길이를 가지고 안테나에 접속되는 전송 선로에 주파수 f2에서 병렬 공진하며, 그보다도 낮은 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이는 병렬 공진 회로를 병렬 접속한 것으로, 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 이미 이루어져 있는 안테나에 대해, 그 입력 단자에 있어서의 주파수 f2에서의 임피던스 정합 상태를 유지한채, 주파수 f1에서도 외부 회로의 특성 임피던스(ZO)로 임피던스 정합하는 임피던스 정합 회로로 사용하기 유용하며, 특히 그 회로 구성의 간소화, 소규모화, 저코스트화, 나아가서는 신뢰성 향상, 소비 전력 저감 등에 유효하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 안테나의 입력 단자와 제 2 정합회로 사이에 주파수 f2에서의 안테나의 입력 임피던스를 외부 회로의 특성 임피던스로 임피던스 정합시키는 제 1 정합 회로를 삽입한 것으로, 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 아직 이루어져 있지 않은 안테나에 대해서, 주파수 f2뿐만 아니라, 주파수 f1에서도 특성 임피던스(ZO)로 임피던스 정합하는 임피던스 정합 회로에 사용하기 유용하며, 특히 그 회로 구성의 간소화, 소규모화, 저코스트화, 나아가서는 신뢰성 향상, 소비 전력 저감 등에 유효하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 전송 선로와 이 전송 선로에 직렬 접속된 커패시턴스 소자로 제 1 정합 회로를 구성하며, 회로 전체를 커패시턴스 소자와 인덕턴스 소자 및 전송 선로로 형성한 것으로, 안테나와 외부 회로와의 임피던스 정합을 2개의 주파수에서 행하는 임피던스 정합 회로에 사용하고 유용하며, 특히 회로 구성의 간소화, 소형화, 저코스트화에 유효하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 전송 선로와, 이 전송 선로에 직렬 접속된 인덕턴스 소자에 의해, 제 1 정합 회로를 구성한 것으로, 고입력 임피던스 특성을 보이는 대략 1/2파장 선 형상 안테나 등으로 2개의 주파수에서의 임피던스 정합을 행하는 임피던스 정합 회로에 사용하기 유용하며, 특히 그러한 임피던스 정합 회로 소형화에 유효하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 전송 선로와, 이 전송 선로에 병렬 접속되며, 주파수 f1에서 병렬 공진함과 동시에 주파수 f2에서 소정의 서셉턴스 치를 보이는 병렬 공진 회로에 의해 제 1 정합 회로를 구성한 것으로, 모든 임피던스 특성을 보이는 안테나에서 2개의 주파수에서의 임피던스 정합을 행하는 임피던스 정합 회로에 사용하기 유용하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 제 2 정합 회로를 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와, 이 전송 선로에 접속된 쇼트 스터브 및 오픈 스터브로 구성하며, 그 쇼트 스터브와 오픈 스터브의 전기 길이를 그 합이 주파수 f2에서의 파장의 대략 1/4 혹은 그 홀수배가 되고, 또한 주파수 f1에서의 서셉턴스 치의 합이 소정의 서셉턴스 치가 되도록 설정한 것으로, 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 이미 이루어져 있는 안테나에 대해, 그 입력 단자에서의 주파수 f2에서의 임피던스 정합 상태를 유지한채, 주파수 f1에서도 외부 회로의 특성 임피던스(ZO)로 임피던스 정합하는 저손실 임피던스 정합 회로에 사용하기 유용하며, 그 회로 구성의 간소화, 소규모화, 저코스트화, 나아가서는 신뢰성 향상, 소비 전력 저감 등에도 유효하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 쇼트 스터브와 오픈 스터브에 의한 병렬 공진 회로를 갖는 제 2 정합 회로와, 안테나의 입력 단자 사이에 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와, 그 전송 선로에 접속된 리액턴스 소자에 의해 구성되며, 주파수 f2에서의 안테나의 입력 임피던스와, 외부 회로의 특성 임피던스와의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로를 삽입한 것으로, 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 아직 이루어져 있지 않은 안테나에 대해서, 주파수 f2뿐만 아니라, 주파수 f1에서도 특성 임피던스(ZO)로 임피던스 정합하는 저손실 임피던스 정합 회로에 사용하기 유용하며, 특히, 리액턴스 소자로서 커패시턴스 소자를 사용한 경우에는 회로 전체가 1개의 커패시턴스 소자와 전송 선로로 구성되어 회로 구성 간소화에,또 인덕턴스 소자를 사용한 경우에는 고임피던스인 입력 임피던스 특성을 보이는 안테나의 임피던스 정합에 각각 유효하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 마이크로 스트립 선로 등의 평면형 전송 선로로 전송 선로와 쇼트 스터브 및 오픈 스터브를 형성함과 동시에, 인터 디지털 커패시터 등의 도체 패턴에 의한 커패시턴스 소자를 제 1 정합 회로의 리액턴스 소자로서 사용한 것으로, 평면형 전송 선로의 패터닝만에 의한 저코스트인 임피던스 정합 회로 제작에 사용하기 유효하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 제 1 정합 회로를 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와, 이 전송 선로에 접속된 쇼트 스터브 및 오픈 스터브로 구성하며, 그 쇼트 스터브와 오픈 스터브의 전기 길이를 그 합이 주파수 f1에서의 파장의 대략 1/4 혹은 그 홀수배가 되고, 또한 주파수 f2에서의 서셉턴스 치의 합이 소정의 서셉턴스 치가 되도록 설정한 것으로, 모든 임피던스 특성을 보이는 안테나에 대해, 2개의 주파수 대역에서 임피던스 정합을 행할 수 있는 임피던스 정합 회로 제작에 사용하기 유효하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 제 2 정합 회로를 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와, 이 전송 선로에 접속된 제 1 오픈 스터브 및 제 2 오픈 스터브로 구성하며, 그 제 1 오픈 스터브와 제 2 오픈 스터브의 전기 길이를 그 합이 주파수 f2에서의 파장의 대략 1/2 혹은 그 정수배가 되고, 또한 주파수 f1에서의 서셉턴스 치의 합이 소정의 서셉턴스 치가 되도록 설정한 것으로, 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 이미 이루어져 있는 안테나에 있어서, 그 입력 단자에 있어서의주파수 f2에서의 임피던스 정합 상태를 유지한채, 주파수 f1에서도 특성 임피던스(ZO)로 임피던스 정합하는 임피던스 정합 회로에 사용하기 유용하며, 특히, 오픈 스터브만으로 스루 홀을 사용하지 않고 병렬 공진 회로를 구성한 제작이 간단하고 저코스트로 제작할 수 있는 임피던스 정합 회로 실현에 유효하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 제 1 및 제 2 오픈 스터브에 의한 병렬 공진 회로를 갖는 제 2 정합 회로와 안테나의 입력 단자 사이에 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와, 그 전송 선로에 대해 직렬 접속되는 리액턴스 소자로 구성되며, 주파수 f2에서의 안테나의 입력 임피던스와, 외부 회로의 특성 임피던스와의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로를 배치한 것으로, 주파수 f2에서의 임피던스 정합이 아직 이루어져 있지 않은 안테나에서, 주파수 f2뿐만 아니라 주파수 f1에서도 특성 임피던스(ZO)로 임피던스 정합하는 임피던스 정합 회로에 사용하기 유용하며, 특히, 리액턴스 소자로서 커패시턴스 소자를 사용한 경우, 회로 전체가 1개의 커패시턴스 소자와 전송 선로로 구성되어 회로 구성의 간소화에, 또 인덕턴스 소자를 사용한 경우, 고임피던스인 입력 임피던스 특성을 보이는 안테나의 임피던스 정합에 각각 유효하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 마이크로 스트립 선로 등의 평면형 전송 선로에서 전송 선로와 제 1 및 제 2 오픈 스터브를 형성함과 동시에, 인터 디지털 커패시터 등의 도체 패턴에 의한 커패시턴스 소자를 제 1 정합 회로의 리액턴스 소자로서 사용한 것으로, 평면형 전송 선로의 패터닝만에 의한 저코스트 임피던스 정합 회로 제작에 유효하며, 특히, 스루 홀을 사용하지 않고 병렬 공진 회로를 구성한 제작이 간단하고 저코스트로 제작할 수 있는 임피던스 정합 회로 실현에 유효하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 제 1 정합 회로를 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와, 이 전송 선로에 접속된 제 1 및 제 2 오픈 스터브로 구성하며, 그들 제 1 및 제 2 오픈 스터브의 전기 길이를 그 합이 주파수 f1에서의 파장의 대략 1/2 혹은 그 정수배가 되고, 또한 주파수 f2에서의 서셉턴스 치의 합이 소정의 서셉턴스 치가 되도록 설정한 것으로, 모든 임피던스 특성을 보이는 안테나에 대해, 2개의 주파수 대역에서 임피던스 정합을 행할 수 있는 임피던스 정합 회로에 사용하기 유용하며, 특히, 스루 홀을 사용하지 않고 병렬 공진 회로를 구성한 제작이 간단하고 저코스트로 제작할 수 있는 임피던스 정합 회로 실현에 유효하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 제 1 정합 회로를 주파수 f2에서 안테나의 입력 임피던스와 외부 회로의 특성 임피던스와의 임피던스 정합을 행하는 임피던스 변성기에 의해 구성한 것으로, 마이크로 스트립 안테나의 임피던스 정합을 2개의 주파수에서 행하는 임피던스 정합 회로에 사용하기 유용하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 내면에 접지 도체가 형성된 속이 빈 원통 형상 유전체 외면에 그들 원통 형상 유전체 및 접지 도체와 함께 마이크로 스트립 선로를 구성하는 스트립 도체에 의해, 전송 선로 및 커패시턴스 소자를 가지고, 주파수 f2에서의 임피던스 정합을 행하는 복수의 제 1 정합 회로와, 전송 선로 및 주파수 f2에서 공진함과 동시에 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이는 병렬 공진 회로를 가지며, 제 1 정합 회로에 각각 접속되는 제 2 정합 회로를 형성한 것으로, 스트립 도체의 패터닝만으로 원통 형상 유전체 상에 N개 형성한 N선 권취 헤리컬 안테나용 임피던스 정합 회로에 사용하기 유용하며, 특히 그 제작의 용이화, 저코스트화 등에 유효하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 각 제 2 정합 회로의 병렬 공진 회로를 전송 선로에 접속된 쇼트 스터브 및 오픈 스터브에 의해 구성한 것으로, 임피던스 정합 회로의 평면형 전송 선로의 패터닝만에 의한 저코스트 제작에 사용하기 유효하다.
본 발명에 관련되는 임피던스 정합 회로는 각 제 2 정합 회로의 병렬 공진 회로를 전송 선로에 접속된 제 1 및 제 2 오픈 스터브에 의해 구성한 것으로, 임피던스 정합 회로의 평면형 전송 선로의 패터닝만에 의한 저코스트 제작에 사용하기 유용하며, 특히 스루 홀을 사용하지 않고 병렬 공진 회로를 구성한 제작이 간단하고 저코스트로 제작할 수 있는 임피던스 정합 회로 제작에 유효하다.
본 발명에 관련되는 안테나 장치는 그 내면의 일부 영역에 접지 도체가 형성된 속이 빈 원통 형상 유전체 외면에 스트립 형상 도체에 의한 나선 형상 헤리컬 방사 소자를 N개 배치하며, 원통 형상 유전체 및 접지 도체와 함께 마이크로 스트립 선로를 형성하는 스트립 도체로 구성된 제 1 정합 회로와 제 2 정합 회로에 의한 임피던스 정합 회로를 각 헤리컬 방사 소자에 대응시켜 원통 형상 유전체 외면에 배치하며, 그들 각 임피던스 정합 회로를 마이크로 스트립 선로에 의한 N분배 회로를 개재시켜, 소요 분배 진폭 특성 및 분배 위상 특성에 따라서 해당 안테나 장치의 입력 단자에 각각 접속하도록 한 것으로, N개의 헤리컬 방사 소자와 임피던스 정합 회로 및 N분배 회로가 원통 형상 유전체를 사용하여 일체 구성된 컴팩트한 안테나 장치 제작에 사용하기 유용하며, 특히, N개 존재하는 헤리컬 방사 소자에 대해 1개의 입력 단자를 가진 외부 회로와의 인터페이스 구조가 심플하여, 조립이 용이하고 제작 코스트도 낮아, 신뢰성도 높은 안테나 장치 실현에 유효하다.
본 발명에 관련되는 안테나 장치는 전송 선로에 접속된 쇼트 스터브와 오픈 스터브에 의해, 각 임피던스 정합 회로의 병렬 공진 회로를 구성한 것으로, 복수의 헤리컬 방사 소자 및 임피던스 정합 회로, N분배 회로를 원통 형상 유전체 상에 스트립 도체의 패터닝만으로 일체적으로 구성한 제작이 용이하고, 저코스트 안테나 장치 실현에 유효하다.
본 발명에 관련되는 안테나 장치는 전송 선로에 접속된 제 1 오픈 스터브와 제 2 오픈 스터브에 의해, 각 임피던스 정합 회로의 병렬 공진 회로를 구성한 것으로, 복수의 헤리컬 방사 소자 및 임피던스 정합 회로, N분배 회로를 원통 형상 유전체 상에 스트립 도체의 패터닝만으로 일체적으로 구성한 제작이 용이하고, 저코스트 안테나 장치 실현에 유용하며, 특히 스루 홀을 사용하지 않고 병렬 공진 회로를 구성한 제작이 간단하고 저코스트 임피던스 정합 회로 제작에 유효하다.

Claims (20)

  1. 안테나의 입력 임피던스와, 외부 회로의 특성 임피던스를, 주파수 f1와 그보다도 높은 주파수 f2의 2개 주파수 대역에서 정합시키는 임피던스 정합 회로에 있어서,
    상기 주파수 f2에서 임피던스 정합이 이루어진 안테나에 접속된 소정의 전기 길이를 가진 전송 선로와,
    상기 전송 선로에 대해 병렬 접속되어, 상기 주파수 f2에서 공진하며, 상기 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이는 병렬 공진 회로로 이루어지는 제 2 정합 회로를 갖는 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    안테나의 입력 단자와 제 2 정합 회로 사이에,
    주파수 f2에서의 상기 안테나의 입력 임피던스와 외부 회로의 특성 임피던스와의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로를 삽입한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 1 정합 회로를,
    안테나의 입력 단자에 접속됨과 동시에, 소정의 전기 길이를 가진 전송 선로와,
    상기 전송 선로에 대해 직렬로 접속된 커패시턴스 소자에 의해 구성한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  4. 제 2 항에 있어서,
    제 1 정합 회로를,
    안테나의 입력 단자에 접속됨과 동시에, 소정의 전기 길이를 가진 전송 선로와,
    상기 전송 선로에 대해 직렬로 접속된 인덕턴스 소자에 의해 구성한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  5. 제 2 항에 있어서,
    제 1 정합 회로를,
    안테나의 입력 단자에 접속됨과 동시에, 소정의 전기 길이를 가진 전송 선로와,
    서로 병렬로 접속된 인덕턴스 소자와 커패시턴스 소자로 형성되어, 주파수 f1에서 공진하며, 주파수 f2에서 소정의 서셉턴스 치를 보이는, 상기 전송 선로에 대해 병렬로 접속된 병렬 공진 회로에 의해 구성한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 2 정합 회로를,
    소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와,
    상기 전송 선로에 접속된 쇼트 스터브와,
    상기 전송 선로에 상기 쇼트 스터브와 대략 동일한 개소에서 접속된 오픈 스터브로 구성하며,
    상기 쇼트 스터브와 오픈 스터브의 전기 길이의 합이 주파수 f2에서의 파장의 대략 1/4 혹은 그 홀수배가 되며, 또한 주파수 f1에서의 상기 쇼트 스터브와 오픈 스터브의 서셉턴스 치의 합이 소정의 서셉턴스 치가 되도록, 상기 쇼트 스터브와 오픈 스터브의 전기 길이를 설정한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    안테나의 입력 단자와 제 2 정합 회로 사이에,
    상기 안테나의 입력 단자에 접속됨과 동시에, 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와,
    상기 전송 선로에 접속된 리액턴스 소자에 의해 구성되며,
    주파수 f2에서의 상기 안테나의 입력 임피던스와, 외부 회로의 특성 임피던스와의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로를 삽입한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 1 정합 회로의 리액턴스 소자로서, 전송 선로에 대해 직렬 접속된 도체 패턴에 의한 커패시턴스 소자를 사용함과 동시에,
    상기 제 1 정합 회로의 전송 선로 및 제 2 정합 회로의 전송 선로와 쇼트 스터브, 오픈 스터브를, 평면형 전송 선로를 사용하여 구성한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  9. 제 7 항에 있어서,
    제 1 정합 회로를,
    안테나의 입력 단자에 접속됨과 동시에, 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와,
    상기 전송 선로에 접속된 쇼트 스터브와,
    상기 전송 선로에, 상기 쇼트 스터브와 대략 동일 개소에서 접속된 오픈 스터브로 구성하며,
    상기 쇼트 스터브와 오픈 스터브의 전기 길이의 합이 주파수 f1에서의 파장의 대략 1/4 혹은 그 홀수배가 되며, 또한 주파수 f2에서의 상기 쇼트 스터브와 오픈 스터브의 서셉턴스 치의 합이 소정의 서셉턴스 치가 되도록 상기 쇼트 스터브와 오픈 스터브의 전기 길이를 설정한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  10. 제 1 항에 있어서,
    제 2 정합 회로를,
    소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와,
    상기 전송 선로에 접속된 제 1 오픈 스터브와,
    상기 전송 선로에 상기 제 1 오픈 스터브와 대략 동일 개소에서 접속된 제 2 오픈 스터브로 구성하며,
    상기 제 1 오픈 스터브의 전기 길이과 제 2 오픈 스터브의 전기 길이의 합이, 주파수 f2에서의 파장의 대략 1/2 혹은 그 정수배가 되며, 또한 주파수 f1에서의 상기 제 1 오픈 스터브의 서셉턴스 치와 제 2 오픈 스터브의 서셉턴스 치의 합이 소정의 서셉턴스 치가 되도록, 상기 제 1 오픈 스터브와 제 2 오픈 스터브의 전기 길이를 설정한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  11. 제 10 항에 있어서,
    안테나의 입력 단자와 제 2 정합 회로 사이에,
    상기 안테나의 입력 단자에 접속됨과 동시에, 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와,
    상기 전송 선로에 접속된 리액턴스 소자에 의해 구성되며,
    주파수 f2에서의 상기 안테나의 입력 임피던스와, 외부 회로의 특성 임피던스와의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로를 삽입한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  12. 제 11 항에 있어서,
    제 1 정합 회로의 리액턴스 소자로서, 전송 선로에 대해 직렬 접속된 도체 패턴에 의한 커패시턴스 소자를 사용함과 동시에,
    상기 제 1 정합 회로의 전송 선로 및 제 2 정합 회로의 전송 선로와 제 1 오픈 스터브, 제 2 오픈 스터브를 평면형 전송 선로를 사용하여 구성한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  13. 제 11 항에 있어서,
    제 1 정합 회로를,
    안테나의 입력 단자에 접속됨과 동시에, 소정의 전기 길이를 갖는 전송 선로와,
    상기 전송 선로에 접속된 제 1 오픈 스터브와,
    상기 전송 선로에 상기 제 1 오픈 스터브와 대략 동일 개소에서 접속된 제 2 오픈 스터브로 구성하며,
    상기 제 1 오픈 스터브의 전기 길이과 제 2 오픈 스터브의 전기 길이의 합이, 주파수 f1에서의 파장의 대략 1/2 혹은 그 정수배가 되며, 또한 주파수 f2에서의 상기 제 1 오픈 스터브의 서셉턴스 치와 제 2 오픈 스터브의 서셉턴스 치의 합이, 소정의 서셉턴스 치가 되도록 상기 제 1 오픈 스터브와 제 2 오픈 스터브의 전기 길이를 설정한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  14. 제 10 항에 있어서,
    안테나의 입력 단자와 제 2 정합 회로 사이에,
    마이크로 스트립 선로로 형성되어, 주파수 f2에서의 안테나의 입력 임피던스와 외부 회로의 특성 임피던스와의 임피던스 정합을 행하는 임피던스 변성기로 형성한 제 1 정합 회로를 삽입한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  15. 속이 빈 원통 형상 유전체와,
    상기 원통 형상 유전체의 원통 내면에 형성된 접지 도체와,
    상기 원통 형상 유전체를 개재시켜 상기 접지 도체와 함께 마이크로 스트립 선로를 구성하는 스트립 도체로 형성되며, 전송 선로 및 커패시턴스 소자를 가지고 주파수 f2에서의 임피던스 정합을 행하는 상기 원통 형상 유전체의 원통 외면에 배치된 복수의 제 1 정합 회로와,
    상기 원통 형상 유전체의 원통 외면에 상기 스트립 도체로 형성되어, 전송 선로 및 주파수 f2에서 공진함과 동시에 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이는 병렬 공진 회로를 가지고, 상기 제 1 정합 회로에 각각 접속되는 복수의 제 2 정합 회로를 구비한, 임피던스 정합 회로.
  16. 제 15 항에 있어서,
    병렬 공진 회로를,
    전송 선로에 접속된 쇼트 스터브와,
    상기 전송 선로에 상기 쇼트 스터브와 대략 동일 개소에서 접속된 오픈 스터브로 구성한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  17. 제 15 항에 있어서,
    병렬 공진 회로를,
    전송 선로에 접속된 제 1 오픈 스터브와,
    상기 전송 선로에 상기 제 1 오픈 스터브와 대략 동일 개소에서 접속된 제 2 오픈 스터브로 구성한 것을 특징으로 하는, 임피던스 정합 회로.
  18. 속이 빈 원통 형상 유전체와,
    스트립 형상 도체로 형성되며, 상기 원통 형상 유전체의 원통 외면에 나선 형상으로 권취되어 이루어지는 N개의 헤리컬 방사 소자와,
    상기 원통 형상 유전체의 원통 내면 일부 영역에 형성된 접지 도체와,
    상기 원통 형상 유전체의 원통 외면에 형성되며, 상기 원통 형상 유전체를 개재시켜 상기 접지 도체와 함께 마이크로 스트립 선로를 구성하며, 상기 각 헤리컬 방사 소자로의 급전 선로를 구성하는 스트립 도체와,
    상기 스트립 도체로 형성되며, 전송 선로와 커패시턴스 소자를 가지고, 주파수 f2에서 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로와, 상기 스트립 도체로 형성되며, 전송 선로와 주파수 f2에서 공진함과 동시에 주파수 f1에서 소정의 서셉턴스 치를 보이는 병렬 공진 회로를 가지고, 상기 제 1 정합 회로에 접속되는 제 2 정합회로를 구비하며, 상기 헤리컬 방사 소자에 각각 접속되는 N개의 임피던스 정합 회로와,
    상기 스트립 도체에 의해 구성되며, 소요의 분배 진폭 특성 및 분배 위상 특성을 보이는 N개의 분배 단자를 갖고, 그들 각 분배 단자가 상기 N개의 임피던스 정합 회로의 입력 단자에 각각 접속된 N분배 회로로 이루어지는, 안테나 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    임피던스 정합 회로의 병렬 공진 회로를,
    전송 선로에 접속된 쇼트 스터브와,
    상기 전송 선로에 상기 쇼트 스터브와 대략 동일 개소에서 접속된 오픈 스터브로 구성한 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    임피던스 정합 회로의 병렬 공진 회로를,
    전송 선로에 접속된 제 1 오픈 스터브와,
    상기 전송 선로에 상기 제 1 오픈 스터브와 대략 동일 개소에서 접속된 제 2 오픈 스터브로 구성한 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
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