JP2005516445A - DC induction short patch antenna - Google Patents
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Abstract
DC誘導ショートパッチアンテナ(図2)は、放射素子(306)を形成するDC誘導周波数選択面(図1)と、グランド面(202)と、給電部(314)と、給電部と放射素子との間に位置するグランド面にショートするRF部(316)とを含む。 The DC induction short patch antenna (FIG. 2) includes a DC induction frequency selection surface (FIG. 1) forming a radiating element (306), a ground plane (202), a power feeding unit (314), a power feeding unit and a radiating element. And an RF portion (316) that is short-circuited to the ground plane located between the two.
Description
(関連出願)
本出願は、米国仮出願シリアルNo.60/354003(出願日2002年1月23日)に基づき優先権主張を行っている。本出願は、発明の名称が「小型化されたPIFA(MINIATURIZED REVERSE-FED PLANAR INVERTED-F ANTENNA)」であり、グレッグ、エス、メンドリアとジョン、ダットンとウィリアム、イー、マッケンジー3世らによる、米国仮出願シリアルNo.60/352113(出願日2002年1月23日)と米国仮出願シリアルNo.60/354697(出願日2002年2月4日)に関連するものである。そして、これらの出願は、それらの全部を参照することにより、ここにこれによって組み入れられている。
(Related application)
This application is filed with US provisional application serial no. A priority claim is made based on 60/354003 (filing date January 23, 2002). This application is named "Miniaturized PIFA (Miniaturized Reverse-Fed Planned Inverted-Fanten)" by Greg, S, Mendria and John, Dutton, William, Yee, Mackenzie III, and others. Provisional application serial No. 60/352113 (filing date January 23, 2002) and US provisional application serial no. 60/354697 (filing date Feb. 4, 2002). And these applications are hereby incorporated herein by reference in their entirety.
本出願は、発明の名称が、「低周波数強化周波数選択面の技術と応用(LOW FREQUENCY ENHANCED FREQUENCY SELECTIVE SURFACE TECHNOLOGY AND APPLICATIONS)」であり、ウィリアム、イー、マッケンジー3世と、グレッグ、エス、メンドリアと、ロドルフォ、イー、ディアズによる、米国仮出願シリアルNo.60/310655(出願日2001年8月6日)に関連するものである。そして、この出願は、それを全部参照することにより、ここに組み入れられている。 In this application, the title of the invention is “LOW FREQUENCY ENHANCED FREQUENCY SELECTIVE SURFACE TECHNOLOGY AND APPLICATIONS”, and William, Yee, Mackenzie III, Greg, S, , Rodolfo, E, Diaz, US Provisional Application Serial No. 60/310655 (filed on August 6, 2001). This application is hereby incorporated by reference in its entirety.
本発明は、一般にアンテナに関するものである。特に、本発明は、板状逆Fアンテナ(reverse-fed planar inverted F-type antenna : PIFA)に関するものである。 The present invention generally relates to antennas. In particular, the present invention relates to a reverse-fed planar inverted F-type antenna (PIFA).
あらゆる世代の通信装置も、前の世代より物理的に小さくなるよう設計されている。寸法が小さいことは、物理的寸法と重量を減少させ、使用者の利便性を向上するため好ましいことである。 All generations of communication devices are designed to be physically smaller than previous generations. Small dimensions are preferred because they reduce physical dimensions and weight and improve user convenience.
多くの通信装置は、民生用に設計され、製造されている。これらには、コードレス電話機やハンディータイプのラジオや個人用携帯型情報端末やラップトップコンピュータのような無線機器が含まれている。すべての民生品と同様に、これらの無線機器も低コストに製造及び使用ができるよう設計されなければならない。 Many communication devices are designed and manufactured for consumer use. These include wireless devices such as cordless telephones, handy radios, personal portable information terminals and laptop computers. Like all consumer products, these wireless devices must be designed for low cost manufacturing and use.
コードレス電話機や個人用携帯型情報端末やラップトップコンピュータのような無線機器の製造者は、コスト低減圧力や極限の寸法が与えられた製品内に、ほとんど余地を有さない。それらすべての機器は無線通信のためのアンテナを必要とする。それらの機器は、様々な周波数帯で操作するため、複数のアンテナをしばしば必要とする。アンテナを、パッケージやケースに組み込むことが、デザイン的にも、耐久性からも、寸法の面からも好ましい。 Manufacturers of wireless devices such as cordless telephones, personal portable information terminals and laptop computers have little room in products that are given cost-reducing pressures and extreme dimensions. All these devices require an antenna for wireless communication. Since these devices operate in various frequency bands, they often require multiple antennas. It is preferable to incorporate the antenna into a package or a case from the viewpoint of design, durability, and dimensions.
一般的に、そのような無線機器には、非常に小さいパッケージの中に回路配線が、かなりの量詰め込まれている。回路は、論理回路基板やRF回路基板を含むであろう。プリント回路基板は、アンテナへの高周波(radio frequency : RF)のグランドと考えることができる。そして、それは、回路を収納するケースにぴったりと収容されている。 In general, such wireless devices are packed with a significant amount of circuit wiring in a very small package. The circuit will include a logic circuit board and an RF circuit board. The printed circuit board can be thought of as a radio frequency (RF) ground to the antenna. And it is housed in a case that houses the circuit.
このように、ぴったりと収納されたアンテナは、グランド面の極めて近くに位置することができるため、周波数同調ずれや周波数帯幅の減少及び効率の低下のような、不利な効果を起こすことなしに、効率よく使用をすることができるものである。アンテナのソリューションは、民生品に使用するために、経済性に優れるべきでもある。 In this way, a snugly stored antenna can be located very close to the ground plane without causing adverse effects such as frequency tuning drift, reduced frequency bandwidth and reduced efficiency. It can be used efficiently. The antenna solution should also be economical for use in consumer products.
小さな輪郭を有する様々なアンテナが開発されてきた。これらは、板状逆Fアンテナ(PIFA)と、ショートパッチのタイプと、蛇行ラインを含む様々な派生物を含むものである。しかしながら、現在のところ、それらのアンテナで、現在の設計目標を満たすものはない。その目標とは、効率的で、コンパクトで、グランド面から最大λ/60の高さの低い姿勢のアンテナを指定するものである。ここで、λは、対象となる周波数である。グランド面から最大2〜3mmの最大高さを有し、それゆえ、コンパクトな体積で最良の性能が要求される機器にとてもふさわしく、また、ブルートゥースSIG(Bluetooth Special Interest Group)により発行されるブルートゥース規格(Bluetooth Standard)や、電気電子学会(IEEE)により発行されるIEEE規格802.11bに従って動作するという、2.4GHzアンテナ特有の要求がある。 Various antennas with small contours have been developed. These include plate-like inverted F antennas (PIFA), short patch types, and various derivatives including serpentine lines. However, at present, none of these antennas meet the current design goals. The goal is to specify an antenna that is efficient, compact, and has a low attitude of λ / 60 maximum from the ground plane. Here, λ is a target frequency. Bluetooth standard with a maximum height of 2 to 3 mm from the ground plane, and therefore very suitable for devices that require the best performance in a compact volume, and also issued by the Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) There is a specific requirement for 2.4 GHz antennas that operate according to (Bluetooth Standard) and IEEE Standard 802.11b issued by the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).
ブルートゥース規格の機器は、2.4GHz(λ=125mm)で動作する。存在するショートパッチアンテナは、一般に、λ/8〜λ/4の長さを有する。そのような用途に有用なアンテナは、λ/10程度の長さを有する必要がある。市販の2.4GHzアンテナの1つに、スカイクロス社から購入が可能であるスカイクロス社モデル222−0463がある。このアンテナの体積は3300mm3である。これらの用途に有用なアンテナの体積は、300mm3以下であることが望ましい。 Bluetooth standard equipment operates at 2.4 GHz (λ = 125 mm). Existing short patch antennas generally have a length of λ / 8 to λ / 4. An antenna useful for such an application should have a length on the order of λ / 10. One commercially available 2.4 GHz antenna is the Skycross model 222-0463, which can be purchased from Skycross. The volume of this antenna is 3300 mm 3 . The volume of the antenna useful for these applications is desirably 300 mm 3 or less.
小さな体積に加えて、ポータブル機器は、一般に出来るだけ軽量に設計されている。市販の表面装着可能な2.4GHzアンテナは、一般に5g以上である。スカイクロス社のモデル222−0463は、8.9gの重量である。これらの用途に有用なアンテナの重量は、1g以下であることが望ましい。 In addition to the small volume, portable devices are generally designed to be as light as possible. Commercially available surface mountable 2.4 GHz antennas are generally 5 g or more. Skycross model 222-0463 weighs 8.9 g. The weight of the antenna useful for these applications is desirably 1 g or less.
他のすべての機器と同様に、コストは、低減されることが望ましい。小型のパッチアンテナの公開された実施形態では、複数の金属層と複数のビアを用いて、蛇行ラインのような、緩慢な波線構造を作り出している。一例が、米国特許第5、790、080号に示されている。しかしながら、それらの用途に有用なアンテナは、組立コストを削減するために、パッチを構成するためのただ1層の金属層を用いるのみであり、そしてビアを用いていない。 As with all other equipment, the cost should be reduced. In published embodiments of small patch antennas, multiple metal layers and multiple vias are used to create a slow wavy line structure, such as a serpentine line. An example is shown in US Pat. No. 5,790,080. However, antennas useful for those applications only use one metal layer to make up the patch and do not use vias to reduce assembly costs.
設計者も、組立コストを減少するために、すべての部品が表面に実装できることを望んでいる。しかし、彼らはまた、使用可能な容積内で収まるような、低いプロファイルの部品も必要としている。この問題は、グランド面が一般的に望まれている表面実装アンテナの下に使用されている場合に悪化する。 Designers also want all parts to be able to be mounted on the surface in order to reduce assembly costs. However, they also need low profile parts that fit within the usable volume. This problem is exacerbated when a ground plane is used under the generally desired surface mount antenna.
好結果のアンテナは、グランド面に表面実装される予想を示して設計されることを必要とする。一般的な低姿勢2.4GHzアンテナは、スカイクロス社のモデル222−0463であり、その高さは3.56mmである。より低い高さのアンテナが望まれている。 Successful antennas need to be designed with the expectation to be surface mounted to the ground plane. A typical low profile 2.4 GHz antenna is Skycross Model 222-0463, which has a height of 3.56 mm. A lower height antenna is desired.
(発明の概要)
はじめに、本実施形態は、直流(DC)誘導ショートパッチアンテナを提供するものである。他の実施形態において、放射素子と、グランド面と、フィードと、フィードと放射素子の間に位置し、グランド面への高周波(radio frequency : RF)ショートとを含む直流誘導(DCL)周波数選択面(FSS)を含むアンテナを提供するものである。
(Summary of Invention)
First, the present embodiment provides a direct current (DC) induction short patch antenna. In another embodiment, a direct current induction (DCL) frequency selection surface that includes a radiating element, a ground plane, a feed, and a radio frequency (RF) short located between the feed and the radiating element to the ground plane. An antenna including (FSS) is provided.
さらに、他の実施形態は、1対の連結した給電ラインを含む等価回路によりモデル化されるアンテナを提供する。そして、その連結ラインの各々は、偶数モード及び奇数モード固有インピーダンスと、偶数モード及び奇数モード実効誘電率により定められる。 Furthermore, other embodiments provide an antenna that is modeled by an equivalent circuit that includes a pair of connected feed lines. Each of the connection lines is defined by the even mode and odd mode intrinsic impedance and the even mode and odd mode effective dielectric constant.
さらに、他の実施形態は、グランド面と、グランド面上に配置される発泡基板と、発泡基板上に配置されるポリイミド層とを含むアンテナを提供する。 Yet another embodiment provides an antenna that includes a ground plane, a foam substrate disposed on the ground surface, and a polyimide layer disposed on the foam substrate.
アンテナは、さらに、キャパシタンスとインダクタンスを定めるポリイミド層上に配置され、対象となる1以上の周波数の共振を起こす金属層を含む。 The antenna further includes a metal layer disposed on a polyimide layer that defines capacitance and inductance and causing resonance at one or more frequencies of interest.
好ましい実施形態についての上述の説明は概説にすぎない。本節での内容は、本発明の範囲を定める請求の範囲を限定するものではない。 The above description of the preferred embodiment is merely an overview. The contents of this section do not limit the scope of the claims which define the scope of the invention.
(発明の詳細な説明)
図面を参照して説明する。図1は、直流誘導周波数選択面(direct current inductive frequency selective surface : DCLFSS)構造の等価回路を示す図である。
(Detailed description of the invention)
This will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an equivalent circuit of a direct current inductive frequency selective surface (DCLFSS) structure.
直流誘導(DCL)周波数選択面(FSS)は、導体が周期的に形成された表面である。そして、それは図1(a)に示すような、インダクタ−の格子又はグリッド100を形成している。図示した例は、直角に交差するワイヤの同一面上のグリッドである。グリッド100の各々のワイヤは、固有のインダクタンスを有するインダクタ102としてモデル化できる。さらに、モデルが好適なサイズを有する必要な大きさにするため、ユニットセル104が定義される。
A direct current induction (DCL) frequency selection surface (FSS) is a surface on which conductors are periodically formed. It forms an inductor grid or
より詳細なモデル106が、図1(b)に示されている。モデル106において、キャパシタ108がインダクタ102に並列に付加され、DCLFSSの実際の実施形態における条件をモデル化している。通常は、ワイヤ間には寄生キャパシタンスが少量存在している。そしてそれは、インダクタンスをショートする働きをする。
A more
さらにまた、ユニットセル112は、DCL全体への各々のワイヤの分配をモデル化している。DCLFSSは、ユニプレーンコンパクトフォトニックバンドギャップ(uniplanar compact photonic bandgap : UC−PBG)構造の例と同様に、この意図された等価回路を用いて設計することが可能である。例として、フェイ、ラン、ヤン、とクァン、ピン、マとヨン、クァンとタツオ、イトウの「ユニプレーンコンパクトフォトニックバンドギャップ構造とそのマイクロ波回路への応用(Uniplanar Compact Photonic Bandgap Structure and Its Application for Microwave Circuits)」(IEEEトランザクション、マイクロ波理論と技術、Vol47、No.8、1999年8月、1509〜1514頁)を参照のこと。背景となる追加情報例としては、仮出願番号60/310655(出願日2001年8月6日)、ウィリアム、イー、マッケンジー3世とグレッグ、エス、メンドリアとロドルフォ、イー、ディアズによる「低周波数が強化された周波数選択面技術と応用(LOW FREQUENCY ENHANCED FREQUENCY SELECTIVE SURFACE TECHNOLOGY AND APPLICATIONS)」がある。そして、この出願は、それを全部参照することにより、ここに組み入れられている。
Furthermore, the unit cell 112 models the distribution of each wire throughout the DCL. The DCLFSS can be designed with this intended equivalent circuit, as well as an example of a uniplanar compact photonic bandgap (UC-PBG) structure. For example, Faye, Ran, Yang, and Kwang, Pin, Ma and Yong, Kwang and Tatsuo, and Ito's “Uniplanar Compact Photonic Bandgap Structure and Its Application” for Microwave Circuits) "(IEEE Transactions, Microwave Theory and Technology, Vol 47, No. 8, August 1999, pages 1509-1514). Additional background information examples include
図1(a)と図1(b)は、LとCの値が平面の両方向で均一である場合の等方性表面である。そしてそれは、そのような表面は、水平及び垂直方向に極性を有する電界の両方に対して同じ周波数応答を示すということを意味する。 FIGS. 1A and 1B are isotropic surfaces where the values of L and C are uniform in both directions of the plane. And that means that such a surface will show the same frequency response for both horizontal and vertical polar electric fields.
水平方向の回路が無い場合には、周波数応答は、垂直電界極性に対してのみ維持され、FSSは異方性になるといわれる。しかしながら、より複雑なタイプの異方性が図1(c)に示されている。ここでは、ユニットセル116の蛇行ライン114が形成されている。
In the absence of a horizontal circuit, the frequency response is maintained only for vertical field polarity and the FSS is said to be anisotropic. However, a more complex type of anisotropy is shown in FIG. Here, the
ところで、グランド面が、この有限の蛇行ライン114の近くに位置する場合には、構造は、正常に入力された場合にデュアルバンドアンテナとなる連結ラインと関連づけられた、偶数と奇数のモードを支持するだろう。現在開示された実施形態においては、DCL回路の1回転の蛇行ラインが用いられている。
By the way, if the ground plane is located near this finite
本実施形態は、小型化されたデュアルバンドパッチアンテナに関するものである。第1実施形態において、アンテナは、いくつかの特徴的な装備により定義される。例として、第1実施形態では、パッチを形成するために、ただ1つの金属層が用いられている。好ましい実施形態は、2つのとても接近した連結ラインを伴う、1回転の蛇行ラインである。 The present embodiment relates to a miniaturized dual band patch antenna. In the first embodiment, the antenna is defined by several characteristic equipments. As an example, in the first embodiment, only one metal layer is used to form a patch. The preferred embodiment is a one-turn meander line with two very close connection lines.
給電ポストとグランドポストは、従来のショートしたパッチの設計を留めているため、給電ポストは、パッチの角に位置している。パッチを形成する金属の単一層は、並列にインダクタとキャパシタを組み込んでおり、無限の周期構造として接続された場合には、直流誘導周波数選択表面として振る舞う。 Since the power supply post and the ground post retain the conventional shorted patch design, the power supply post is located at the corner of the patch. The single layer of metal that forms the patch incorporates an inductor and a capacitor in parallel, and when connected as an infinite periodic structure, behaves as a direct current induced frequency selection surface.
第1実施形態のアンテナの周囲における配線パターンは、DCLFSSユニットセル内の内側の配線パターンの幅の少なくとも2倍の幅を有する。これは、放射効率を著しく増加させることが明らかにされている。 The wiring pattern around the antenna of the first embodiment has a width at least twice the width of the inner wiring pattern in the DCLFSS unit cell. This has been shown to significantly increase radiation efficiency.
図2は、DCLFSSショートパッチアンテナ200の第1実施形態の写真を示す図である。アンテナ200は、グランド面202と、誘電層204と、ポリイミド層206と金属被膜208とを含む。好適な製造方法であれば、どのような方法もアンテナ200の製造に用いて良い。寸法も、物理的要求や性能に応じて、図2に示すものから変化してもよい。
FIG. 2 is a view showing a photograph of the first embodiment of the DCLFSS
例として、アンテナ200は、一般的には、長方形の形状を有する。この長方形は、性能要求により従う特定の実装において要求されるであろう形状係数やアスペクト比が変化してもよい。
As an example, the
図2に示されるアンテナ200は、1mmの厚さのポリイミド層206上に、図2に示すパターンの金属被膜(metallization)208をプリントし、ポリイミド層206を2.0mmの厚さの発泡形成誘電層204を接着することにより製造される。
The
アンテナ200全体では、8.6mm×12.5mm×2.2mmの外形を占める。ポリイミドは、安価な圧力感応型接着剤を用いて発泡樹脂に接着することができる。その後、アンテナ200は、一般的なサイズが45mm×45mmのFR4グランド面202の角に取り付けられる。
The
図3は、図2のアンテナ200の正面図である。図3は、アンテナ200に用いられるDCLショートパッチパターンを示す図である。図3において、緑色領域302は導体であり、黄色領域304は、ポリイミドのようなフレキシブル基板である。
FIG. 3 is a front view of the
ショートパッチアンテナ又は板状逆Fアンテナ(PIFA)として動作するために、金属被膜208は、放射素子306を形成する。放射素子306は、放射部308と給電端310とグランド点312を有する。アンテナ200は、給電ピン314とRFショートピン316を含む。
In order to operate as a short patch antenna or a plate-like inverted F antenna (PIFA), the
図示された実施形態において、RFショートピン316は、給電ピン314とグランド点312との間に位置する。これは、アンテナ200の逆給電コンセプト(reverse-feeding)である。これは、グレッグ、エス、メンドリアとジョン、ダットンとウィリアム、イー、マッケンジー3世とにより同じ日に出願された仮特許出願である「小型化されたPIFA(MINIATURIZED REVERSE-FED PLANAR INVERTED-F ANTENNA)」の中で、より詳細に述べられている。そして、この出願は、それを全部参照することにより、ここに組み入れられている。
In the illustrated embodiment, the RF
他の実施形態においては、より普通の給電技術が用いられている。ここでは、フィード314は、RFショート316と放射部308との間に位置する。
In other embodiments, more common power feeding techniques are used. Here, the
図2に示すように、給電ピンは、フレキシブルポリイミド基板上にエッチングにより形成された、プリント金属配線である。しかしながら、金属ピンやポストやストラップやロッドやネジやワイヤやリベット等のような、いかなる同様の長さ幅比の導電構造へも置換可能である。同様なことがRFショートピンにもいえる。 As shown in FIG. 2, the power supply pin is a printed metal wiring formed by etching on a flexible polyimide substrate. However, it can be replaced with any similar length-width ratio conductive structure such as metal pins, posts, straps, rods, screws, wires, rivets and the like. The same is true for RF short pins.
図3の実施形態も、交互嵌合部320のような交互嵌合部と、蛇行部322のような1以上の蛇行部との両方を含む。交互嵌合部において、一端でショートしている金属被膜の複数の指状部は、同様に一端がショートしている他の複数の指状部の近傍に位置している。蛇行部においては、金属被膜の同じラインの複数の転向部が近接して配置されている。交互嵌合部と蛇行部の両方は、DCLFSSのキャパシタンスとインダクタンスを調整するのに有用である。
The embodiment of FIG. 3 also includes both an interdigitated portion, such as the interdigitated
図3からわかるように、両方の技術は、所望の性能の目標を得るために、アンテナ200において、繰り返し用いられている。ユニットセル324は、最下部の交互嵌合部と、その上の蛇行部と、さらに蛇行部の上の交互嵌合部とを含む。パッチは、そのようなユニットセル324の配列であり、幅方向に2つのユニットセルが並び、高さ方向に3つのユニットセルが並んでいる。
As can be seen from FIG. 3, both techniques have been used repeatedly in
図示した実施形態は、単に典型的なものであるにすぎない。他の形式のユニットセルや構成も選択することができる。他の形式の選択は、有用性や性能や要求コストに依存することとなるであろう。また、設計は、シミュレーションや分析評価により実験的に選択されるであろう。 The illustrated embodiment is merely exemplary. Other types of unit cells and configurations can also be selected. Other format choices will depend on availability, performance and cost requirements. The design will also be selected experimentally by simulation and analytical evaluation.
アンテナ200の全体に渡って、ライン幅と間隔は、設計規則や性能目標により選択されるだろう。図3の実施形態において、ライン幅と間隔のほとんどは、0.2mmに設定されている。
Throughout the
アンテナ200の外周の4つの垂直方向の配線と1つの水平方向の配線に沿って、ライン幅は0.4mmに設定されている。ユニットセルの周囲における、より広い0.4mm幅の配線を用いることは、いくつかの応用例に好ましい。なぜなら、それらは、均一の0.2mmの配線を使用する場合と比較してDCLショートパッチアンテナの放射効率を改善することがわかっているからである。
Along the four vertical wirings and one horizontal wiring on the outer periphery of the
アンテナ200の上面の全体の大きさは、8.6mm×12.4mmである。
The overall size of the upper surface of the
図3に示すDCLショートパッチアンテナのアンテナ効率を改善するために、上部周辺部に沿った配線の幅と同様に、周辺部の配線302と306の幅を増加させてもよい。そしてそれは、2対のDCL送電ラインをショートさせるものである。
In order to improve the antenna efficiency of the DCL short patch antenna shown in FIG. 3, the widths of the
これらの配線は、アンテナの共振周波数への大きな影響なしに、数mm(λ/40)まで増加させることが可能である。また、金属被膜の厚さを増加させることにより、アンテナの効率を改善することも可能である。 These wirings can be increased to a few mm (λ / 40) without a significant effect on the resonant frequency of the antenna. It is also possible to improve the efficiency of the antenna by increasing the thickness of the metal coating.
図4は、図2と図3のアンテナ200のリターンロスを示す図である。このアンテナは、2460MHz付近と5330Mhz付近との2つの非調波周波数で明らかに共振している。この測定は、45mm角のグランド面の角部に搭載されたアンテナ200を用いてなされたものである。
FIG. 4 is a diagram showing the return loss of the
このように、アンテナ200は、5.1〜5.3GHz付近の802.11無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)周波数帯と同様に、2.400GHzから2.49GHzまでのブルートゥース周波数帯のアドレスによく適するものである。
Thus, the
製造されたアンテナの試験測定では、45mm角のグランド面の角部に装着した場合、好ましい実施形態の放射効率は、低い周波数帯(2460MHz)において、一般的に73%であった。 In the test measurement of the manufactured antenna, the radiation efficiency of the preferred embodiment was generally 73% in the low frequency band (2460 MHz) when mounted on the corner of a 45 mm square ground plane.
試験測定方法は、3.5インチ角の導波路の形状のホイラーキャップ試験設備を採用した。7.5インチ角のグランド面が、ホイラーキャップの底に形成されており、このより大きなグランド面は、SMAバレルコネクタを介し、45mm角グランド面に電気的に接続している。 As a test measurement method, a 3.5-inch square waveguide-shaped wheeler cap test facility was adopted. A 7.5 inch square ground plane is formed at the bottom of the wheeler cap, and this larger ground plane is electrically connected to the 45 mm square ground plane via an SMA barrel connector.
アンテナ試験室にセットアップされたこの同じアンテナとグランド面の測定は、72%の最大放射効率を示した。そして、これは0.03dB以内と合致するものである。これらの測定された効率は、試験設備の2インチ同軸ケーブルの0〜0.2dBのラインロスを含むものである。従って、実際のアンテナ効率は、ほぼ75%である。 This same antenna and ground plane measurement set up in the antenna test chamber showed a maximum radiation efficiency of 72%. This is consistent with within 0.03 dB. These measured efficiencies include the 0-0.2 dB line loss of the test equipment 2-inch coaxial cable. Therefore, the actual antenna efficiency is approximately 75%.
DCLショートパッチアンテナ200は、全周波数シミュレーションツールを用いてモデル化される。
The DCL
図5は、本シミュレーションに用いられたコンピュータモデルを示す図である。図5(a)は、シミュレートされたアンテナの等角図である。図5(b)は、シミュレートされたアンテナの正面図である。図5(c)は、シミュレートされたアンテナの断面図である。 FIG. 5 is a diagram showing a computer model used in this simulation. FIG. 5 (a) is an isometric view of the simulated antenna. FIG. 5B is a front view of the simulated antenna. FIG. 5C is a cross-sectional view of the simulated antenna.
本モデルは、図2と図3の実施形態とほぼ同じである。相違点は、アンテナ周囲のライン幅がより小さい0.2mmであることと、RFショートが、給電部から約2倍の距離に位置していることである。 This model is almost the same as the embodiment of FIGS. The difference is that the line width around the antenna is smaller, 0.2 mm, and the RF short is located about twice the distance from the power supply.
シミュレートされたアンテナは、厚さ0で、10×14mmのとても小さなグランド面を有し、給電ポストを形成するワイヤの基礎に位置するシリーズ電圧電源により励起される。この電源も、50Ωの電源インピーダンスを有する。 The simulated antenna is zero thickness, has a very small ground plane of 10 × 14 mm, and is excited by a series voltage source located at the base of the wire forming the feed post. This power source also has a power impedance of 50Ω.
図5に、底面積7.8mm×12mm、厚さ1.95mmであり、εr=1.2である発泡誘電体を含む他のシミュレーション条件が明記されている。ポリイミド層は、底面積7.8mm×12mm、厚さ0.05mmであり、εr=3.3である。金属パッチは、厚さ0の銅である。給電部は、半径0.02mmのワイヤであり、座標x=7.7mm、y=0.1mmに位置する。RFショートは、半径0.05mmのワイヤであり、座標x=7.7mm、y=4.1mmに位置する。 FIG. 5 specifies other simulation conditions including a foam dielectric with a bottom area of 7.8 mm × 12 mm, a thickness of 1.95 mm, and εr = 1.2. The polyimide layer has a bottom area of 7.8 mm × 12 mm, a thickness of 0.05 mm, and εr = 3.3. The metal patch is zero thickness copper. The power feeding unit is a wire having a radius of 0.02 mm, and is located at coordinates x = 7.7 mm and y = 0.1 mm. The RF short is a wire having a radius of 0.05 mm and is located at coordinates x = 7.7 mm and y = 4.1 mm.
デュアルバンド操作が、比率2.13である2.27GHzと4.83GHz付近の共振を伴うシミュレーションで明らかにされる。添付したファイルに含まれる3次元放射パターンは、主要な分極は、低い周波数帯では右回り円偏波であり、高い周波数帯では左回り円偏波であることを示している。 Dual band operation is demonstrated in simulations with resonances around 2.27 GHz and 4.83 GHz with a ratio of 2.13. The three-dimensional radiation pattern included in the attached file indicates that the main polarization is clockwise circular polarization in the low frequency band and counterclockwise circular polarization in the high frequency band.
図6は、低い周波数帯の共振周波数(2.27GHz)における、表面電流を示す図である。瞬間の電流が、ωt〜30°の特定の時間位相の間プロットしたものである。シミュレーションで使用した、シリーズ電圧電源は、位相角0°を有する。 FIG. 6 is a diagram showing a surface current at a resonance frequency (2.27 GHz) in a low frequency band. The instantaneous current is plotted for a specific time phase from ωt to 30 °. The series voltage power supply used in the simulation has a phase angle of 0 °.
図6の各々の図は、静止画で詳細を明らかにするためのカラースペクトルに対する異なる最大値を示す図である。次のように、図6(a)は、60A/mの最大表面電流を示す図である。図6(b)は、30A/mの最大表面電流を示す図である。図6(c)は、15A/mの最大表面電流を示す図である。 Each figure in FIG. 6 is a diagram showing different maximum values for the color spectrum to reveal details in a still image. FIG. 6A is a diagram showing a maximum surface current of 60 A / m as follows. FIG. 6B is a diagram showing a maximum surface current of 30 A / m. FIG. 6C is a diagram showing a maximum surface current of 15 A / m.
図6は、ユニットセルの周辺部における最大電流を示す図である。それゆえ、4つの垂直な配線は、意図的に内部のすべての配線の2倍の幅を有するよう製造されており、それらの配線において電流密度を減少させている。この変化は、中間の50%の範囲から、低い70%の範囲へホイラーキャップ試験により測定された放射効率を改善する結果をもたらす。これは、すべてのアンテナにとり、効率の大きな改善であるといえる。 FIG. 6 is a diagram showing the maximum current in the periphery of the unit cell. Therefore, the four vertical wires are intentionally manufactured to have twice the width of all the internal wires, reducing the current density in those wires. This change results in improving the radiation efficiency measured by the Wheeler cap test from the middle 50% range to the lower 70% range. This is a significant improvement in efficiency for all antennas.
図7は、図5のシミュレートされたアンテナの表面とワイヤの電流を示す他の図である。図7は、ショートポスト、またはショートワイヤにおける合計の電流は、給電ポストにおける電流を大きく超えるものであるということを明らかにした。 FIG. 7 is another diagram illustrating the surface and wire currents of the simulated antenna of FIG. FIG. 7 reveals that the total current in the short post or short wire greatly exceeds the current in the feed post.
これは、グレッグ、エス、メンドリアとジョン、ダットンとウィリアム、イー、マッケンジー3世とにより出願された、さらなる詳細情報を得られるであろう米国仮出願番号60/352113(出願日2002年1月23日)及び米国仮出願番号60/354697(出願日2002年2月4日)の「小型化されたPIFA(MINIATURIZED REVERSE-FED PLANAR INVERTED-F ANTENNA)」の最も重要な部分でもある。 This is a US Provisional Application No. 60/352113 filed by Greg, Es, Mendria and John, Dutton and William, Yee, Mackenzie III, and will receive more detailed information (filing date January 23, 2002). ) And US Provisional Application No. 60/354597 (Filing Date February 4, 2002) is also the most important part of the "miniaturized PIFA (MINIATURIZED REVERSE-FED PLANAR INVERTED-F ANTENNA)".
他の結論が、図7のシミュレーション結果から得られる。第1に、相対的に低い電流密度が、ユニットセルの内部に観察された。第2に、図6(a)からわかるように、パッチ上の最も高い電流密度は、2対の送電ラインが接合する場所である、上端中心のブリッジ部において観察された。 Another conclusion can be obtained from the simulation results of FIG. First, a relatively low current density was observed inside the unit cell. Secondly, as can be seen from FIG. 6 (a), the highest current density on the patch was observed at the bridge portion at the center of the upper end, where the two pairs of power transmission lines are joined.
図8は、DCLFSSショートパッチアンテナが、基本的に一対の連結された送電ラインとしてモデル化されている等価回路800を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an
等価回路800は、第1のセグメント804と第2のセグメント806を有する第1の送電ライン802を含む。同様に、等価回路800は、第1のセグメント810と第2のセグメント812を有する第2の送電ライン808を含む。給電点814は、第1の送電ライン802の第1のセグメント804の一端に位置する。そして、RFショート816は、第2のセグメント806から第1のセグメント804を区切る回路ノード部に位置する。
The
連結した送電ラインは、それらの偶数モード固有インピーダンスZoeとそれらの奇数モード固有インピーダンスZooにより一意に定義される。これは、実効誘電率が、偶数モードεeと奇数モードεoにより定義されるのと同様である。 The connected power transmission lines are uniquely defined by their even mode intrinsic impedance Z oe and their odd mode intrinsic impedance Z oo . This is similar to the case where the effective dielectric constant is defined by the even mode ε e and the odd mode ε o .
一体型のパッチと比較して、ここで図示するように、普通の一体化された連結送電ラインを用いるDCLパッチの1つの利益は、DCLパッチの実効誘電率が、1を超えて増加することである。これは、連結ライン上の偶数及び奇数モードの両方の位相速度を遅くし、よりコンパクトなアンテナの設計を可能とする。これは、いかなる誘電負荷材料のコストや重量を追加することなく、図2の例に示すように、DC導電性ユニットセルを含む給電ラインをパターン形成することにより、簡単に実現することができる。 One benefit of a DCL patch using a regular integrated link transmission line, as illustrated here, as compared to an integrated patch is that the effective dielectric constant of the DCL patch increases by more than 1. It is. This slows down the phase velocities of both even and odd modes on the connection line, allowing a more compact antenna design. This can be easily achieved by patterning the feed line including the DC conductive unit cell, as shown in the example of FIG. 2, without adding the cost and weight of any dielectric load material.
測定データと比較するための回路モデルとして、図8の等価回路800は、次に挙げる値を前提とする様々な回路モデルを用いてモデル化された:Zoo=50Ω、Zoe=100Ω、εe=εo=1.5、Len1=4mm、Len2=8mm、C1=C2=0.25pF、C3=0.47pF、L1=L2=0.5nH、R1=3000Ω、R2=1500Ω。
As a circuit model for comparison with measured data, the
図9に、シミュレーション結果を図示する。図4に関連する上述の測定は、2460MHzと5330MHzを示すのに対して、本モデルは、共振周波数が2487MHzと5262MHz、比率は2.12を予測するものである。 FIG. 9 illustrates the simulation result. The above measurements associated with FIG. 4 show 2460 MHz and 5330 MHz, whereas the model predicts resonant frequencies of 2487 MHz and 5262 MHz and a ratio of 2.12.
図8の提案された回路モデル800は、モデル化されているより単純なパッチアンテナの過去の経験の上に築かれている。
The proposed
L1とL2は、給電ポストとショートポストの各々の寄生インダクタンスを表す。集中キャパシタンスC1、C2、C3は、連結ライン802と808の一端の周辺領域をモデル化する。これらの容量負荷は、放射しやすさ(radiation susceptance)としても知られており、これらの値を予測するための標準式が存在する。
L 1 and L 2 represent the parasitic inductances of the feed post and the short post, respectively. Lumped capacitances C 1 , C 2 , C 3 model the peripheral area at one end of the connecting
集中抵抗R1とR2は、放射ロスまたは放射コンダクタンスをモデル化したものである。 見積もることが最も困難なパラメータは、連結送電ラインパラメータである。しかしながら、実験的手段により、それらを見積もることができる。このようなモデルの長所は、回路モデルのパラメータの検討が、見通しと設計の手引きを提供できることである。 The concentrated resistances R 1 and R 2 are models of radiation loss or radiation conductance. The most difficult parameter to estimate is the connected transmission line parameter. However, they can be estimated by experimental means. The advantage of such a model is that consideration of circuit model parameters can provide perspective and design guidance.
上述から、開示された本実施形態は、サイズと重量とコストと上述した表面実装要求仕様を満足するアンテナを提供する。1つの実施形態のこのアンテナは、2つの共振周波数の下の周波数において、λ/10のみの最大直線距離を有する。体積は、約0.00011λ3である。これは、現在市販されているグランド面に直接装着するタイプのアンテナより、桁を超えて小さい体積となる。 From the above, the disclosed embodiment provides an antenna that satisfies the size, weight, cost, and surface mount requirement specifications described above. This antenna of one embodiment has a maximum linear distance of only λ / 10 at frequencies below the two resonant frequencies. Volume is about 0.00011λ 3. This is a volume that is smaller than an order of magnitude compared to an antenna of a type that is directly mounted on a ground plane currently on the market.
プリントされた配線を支持するのに用いられる薄いポリイミド以外の、誘電材料の不在により、2.4GHzアンテナ用の本実施形態のアンテナを0.25g以下のオーダの重量とすることが可能となる。市販のアンテナより、少なくとも50倍以上軽くすることができる。 The absence of dielectric material other than the thin polyimide used to support the printed wiring allows the antenna of this embodiment for a 2.4 GHz antenna to weigh on the order of 0.25 g or less. It can be made at least 50 times lighter than a commercially available antenna.
図示した実施形態は、グランド面からの垂直高さで約λ/60となり、他の実施形態においては、他の高さが可能である。最近の市販の蛇行ライン設計のアンテナですら、高さは最小でλ/35である。 The illustrated embodiment has a vertical height from the ground plane of approximately λ / 60, and other heights are possible in other embodiments. Even a recent commercially available meander line antenna has a minimum height of λ / 35.
ハードウェアの実験から、ここで図示されたDCLショートパッチは、グランド面のサイズの変化や誘電体の近接により、容易に同調ずれを起こさないということがわかった。本実施形態のアンテナは、2.4GHzや5.2GHz付近のブルートゥースやIEEE規格802.11の周波数のような多周波数帯域に使用可能である十分なVSWR帯域幅に共振する。 From hardware experiments, it has been found that the DCL short patch shown here does not easily detune due to changes in the size of the ground plane and proximity of the dielectric. The antenna according to the present embodiment resonates with a sufficient VSWR bandwidth that can be used in a multi-frequency band such as a Bluetooth frequency near 2.4 GHz or 5.2 GHz or a frequency of IEEE standard 802.11.
いくつかの物理的な特徴が、低コストの製造方法を実現するために組み合わされている。第1にとしても小さな設置面積であり、第2に、ただ一層のパッチ金属しか必要とされず、第3に、本設計は、周辺部から給電されグランドされるので給電ピンを必要とせず、第4に、新種の材料が必要とされないことなどが、特徴として挙げられる。 Several physical features are combined to achieve a low cost manufacturing method. First, it has a small footprint, second, only a single layer of patch metal is required, and third, the design is powered from the periphery and grounded, so no feed pins are required, Fourth, the feature is that a new kind of material is not required.
これらの特徴は、無線通信機やPDAや無線LANに接続したラップトップコンピュータやパーソナルエリアネットワーク(PAN)のような無線機器への適用に好適である。本技術は、様々な周波数にスケール変更することが可能である。 These features are suitable for application to wireless devices such as a wireless communication device, a PDA, a laptop computer connected to a wireless LAN, and a personal area network (PAN). The technology can be scaled to various frequencies.
例えば、800MHz(携帯電話)や900MHz(GSM)や1500MHz(GPS)や1800MHz(GSM)や1900MHz(PCS)や2400MHz(ブルートゥースやIEEE規格802.11)や5200MHz(IEEE規格802.11)や、さらに高い周波数などである。 For example, 800 MHz (mobile phone), 900 MHz (GSM), 1500 MHz (GPS), 1800 MHz (GSM), 1900 MHz (PCS), 2400 MHz (Bluetooth, IEEE standard 802.11), 5200 MHz (IEEE standard 802.11), and more For example, high frequency.
DCLショートパッチアンテナの他の実施形態が存在する。しかしながら、そのような実施形態の性能は、上述した設計の性能から変化するかもしれない。 There are other embodiments of DCL short patch antennas. However, the performance of such an embodiment may vary from the performance of the design described above.
図10は、DCLショートパッチ1000の、そのような1つの実施形態である。図10のショートパッチ1000の図示した実施形態は、先に述べた実施形態より単純化されている。というのは、パッチ1000は、基本的に均一のユニットセル1002により形成されており、連結ラインがないからである。
FIG. 10 is one such embodiment of a DCL
このDCLパッチ1000は、従来のPIFAのように一端1004でショートしている。DCLパッチ1000は、図10に示すようにパッチ1000の下方のほぼ中心の給電点1006で給電される。これも、従来のPIFAと同様である。従来のPIFAにおいてと同様に、グランド点1008は、ほぼパッチ1000の終端1004に位置する。
The
図11は、DCLパッチ1100の1つの実施形態の2つの写真を示す図である。図11(a)は、パッチ1100の正面側の正面図である。図11(b)は、パッチ1100のグランド面側の等角図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating two photographs of one embodiment of a
本実施形態では、正面側1108にDCLFSSのための8ミル(約0.2032mm)ラインと8ミル(約0.2032mm)ギャップを用いる両面0.062インチFR4上に組立製造されている。SMAコネクタ1102が、FR4のグランド面側1104に、はんだ付けされている。
In this embodiment, the
そして、中心同軸コンダクタ1106が、FR4を介し給電プローブとして伸長し、DCLFSSを励振させている。給電ピン1110とRFショートピン1112は、はんだ付けされたワイヤである。
The central
図12は、図11のDCLパッチ1100の実施形態のリターンロスを示す図である。デュアルバンド応答が、2.0GHzと2.82GHz付近の共振周波数を示して認識できる。本例の共振周波数間の比が、1.41:1のみであることに留意する。
FIG. 12 is a diagram illustrating the return loss of the embodiment of the
上記2例は、DCLFSS材料は、DCLFSSが異方性であるパッチアンテナとしても用いることが可能であることを示している。言い換えると、xとy方向のパッチ電流は、異なるシートインピーダンス、又は、異なる等価回路を見せる。パッチ電流は、パッチの表面の金属又は他の導体内の電流である。 The above two examples show that the DCLFSS material can also be used as a patch antenna in which DCLFSS is anisotropic. In other words, the patch currents in the x and y directions show different sheet impedances or different equivalent circuits. The patch current is the current in the metal or other conductor on the surface of the patch.
本例において、xとy軸は、直交しており、FSS平面内にある。ここで好例が示されているが、異方性DCLFSS材料を物理的に実現したものが多く存在する。しかしながら、等方性DCLFSSを用いてDCLショートパッチアンテナを製造することが可能であり、おそらく望ましい。 In this example, the x and y axes are orthogonal and in the FSS plane. A good example is shown here, but there are many physical implementations of anisotropic DCLFSS materials. However, it is possible and probably desirable to produce a DCL short patch antenna using isotropic DCLFSS.
図13は、等方性DCLショートパッチ1300の1つの実施形態を示す図である。パッチ1300において、ユニプレーンコンパクトフォトニックバンドギャップ(uniplanar compact photonic bandgap : UC-PBG)構造が、パッチに用いられている。このFSSパターンは、交差エルサレム溝アレイとしても知られている。UC―PBG構造のユニットセルは、図13に明らかにされる。
FIG. 13 is a diagram illustrating one embodiment of an isotropic DCL
FSSとして、パッチ1300の等価回路は、図1(b)に示される回路により見積もられる。パッチ1300のユニットセルは、図1(b)の等価回路によりモデル化されるような、インダクタを形成するトレース1304とキャパシタを形成するギャップ1302とにより分離されている。
As FSS, the equivalent circuit of the
このアンテナの例において、ユニットセル間のキャパシタギャップ1302は、それらの輪郭をはっきりさせるインダクタトレース又は挿入ギャップ1306のように、直交方向の両方向において同じサイズである。この対称性が、等方性DCLFSSを生み出す。しかしながら、LC値は、x及びy方向の形状を独立して変更することにより、異方性にすることができる。
In this antenna example, the
DCLショートパッチアンテナを理解するために重要な点は、DCLFSSのユニットセルは、すべてのアンテナ共振周波数の自由空間波長に対して、とても小さいということである。最初の2つの実施形態の標準的なユニットセルの寸法は、最も低い共振周波数の自由空間波長の2〜4%である。他の寸法も同様に使用できる。 An important point for understanding the DCL short patch antenna is that the DCLFSS unit cell is very small for the free space wavelengths of all antenna resonant frequencies. The standard unit cell dimensions of the first two embodiments are 2-4% of the free space wavelength of the lowest resonant frequency. Other dimensions can be used as well.
図13において、「A」と「B」で表示された点は、各々、給電ポイントとRFショートポイントとの位置である。従来の給電ポイントは、B点である。逆給電PIFAは、給電ポイントとしてA点を利用している。 In FIG. 13, points indicated by “A” and “B” are the positions of the feeding point and the RF short point, respectively. A conventional feeding point is point B. The reverse power supply PIFA uses point A as a power supply point.
図13の実施形態の変形は、より高性能の、図14の蛇行ラインDCLショートパッチアンテナ1400を与える。アンテナ1400は、単純に切断された選択y方向インダクタトレースにより得られる。例として、トレース1402と1404は、図13の実施形態と比較して切断されている。トレース1406と1408は、そのままであり、蛇行ラインを形成している。ここで、90°回転する場合には、DC誘導経路は左右に蛇行しており、そのため、DCLFSSの等価回路は図1(c)の実施形態と同様にモデル化することができる。
A variation of the embodiment of FIG. 13 provides a higher performance, serpentine line DCL
本発明の特徴的な実施形態が示され述べられたが、様々な変更もなされうるものである。それゆえ、請求の範囲は、本発明の真の精神や本発明の範囲内にある、そのような変更や修正に及ぶことを意図するものである。 While characteristic embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications can be made. Accordingly, the claims are intended to cover such changes and modifications as fall within the true spirit and scope of this invention.
Claims (20)
グランド面と、
給電部と、
前記グランド面への高周波(RF)ショートと、
を有することを特徴とするパッチアンテナ。 A direct current induction (DCL) frequency selective surface (FSS) having a radiating element;
The ground plane,
A power feeding unit;
A radio frequency (RF) short to the ground plane;
A patch antenna characterized by comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載のパッチアンテナ。 The patch antenna according to claim 1, wherein the power feeding unit is located substantially at a corner of the patch antenna.
ことを特徴とする請求項1に記載のパッチアンテナ。 The patch antenna according to claim 1, wherein the power feeding unit is located at one end of a power transmission line forming the radiating element.
ことを特徴とする請求項1に記載のパッチアンテナ。 2. The patch antenna according to claim 1, wherein the RF short is at a position where a distance from the RF short to the center of the patch antenna is smaller than a distance from the power feeding unit to the center of the patch antenna.
ことを特徴とする請求項1に記載のパッチアンテナ。 The patch antenna according to claim 1, wherein the patch antenna is manufactured as a pair of connected power transmission lines.
該金属被膜は前記誘電層により前記グランド面から隔てられている
ことを特徴とする請求項1に記載のパッチアンテナ。 The DCLFSS has a metal coating disposed on a dielectric layer;
The patch antenna according to claim 1, wherein the metal coating is separated from the ground plane by the dielectric layer.
ことを特徴とする請求項1に記載のパッチアンテナ。 The patch antenna of claim 1, wherein the metal coating is patterned to define capacitance and inductance of the DCLFSS.
ことを特徴とする請求項7に記載のパッチアンテナ。 8. The patch antenna of claim 7, wherein the metal coating is patterned to define one or more interdigitated portions.
ことを特徴とする請求項7に記載のパッチアンテナ。 The patch antenna of claim 7, wherein the metal coating is patterned to define one or more meanders.
ことを特徴とする請求項7に記載のパッチアンテナ。 8. The patch antenna according to claim 7, wherein the metal coating is patterned to define a combination of one or more interdigitated portions and one or more meandering portions.
第2の幅を有し、かつ、少なくとも部分的に前記周囲の金属ラインの内側にある、パターン化された金属ラインと、
を有することを特徴とする請求項7に記載のパッチアンテナ。 The metal coating comprises a surrounding metal line having a first width;
A patterned metal line having a second width and at least partially inside the surrounding metal line;
The patch antenna according to claim 7, further comprising:
中高誘電率基板材料を用いる代わりに、プリントされたインダクタとプリントされたキャパシタを用いることにより、実効誘電率は1を超える
ことを特徴とする等価回路によりモデル化されるアンテナ。 Having a pair of connected power transmission line parts, each defined by an even mode and an odd mode specific impedance, and an even mode and an odd mode dielectric constant;
An antenna modeled by an equivalent circuit characterized in that the effective dielectric constant exceeds 1 by using printed inductors and printed capacitors instead of using medium to high dielectric constant substrate material.
ことを特徴とする請求項12に記載のアンテナ。 The antenna according to claim 12, wherein the power feeding unit is located substantially at a terminal end of one of the connected power transmission line units.
ことを特徴とする請求項12に記載のアンテナ。 The antenna according to claim 12, wherein an RF short to the ground is located at a circuit node portion between the connected power transmission line portions.
発泡基板と、
前記発泡基板上に配置されたフレキシブル誘電体層と、
キャパシタンスとインダクタンスを定義し、対象となる1以上の周波数で共振を生じる、前記フレキシブル誘電体層上に配置された金属被膜と、
を有することを特徴とするアンテナ。 The ground plane,
A foam substrate;
A flexible dielectric layer disposed on the foam substrate;
A metal coating disposed on the flexible dielectric layer that defines capacitance and inductance and causes resonance at one or more frequencies of interest;
An antenna comprising:
ことを特徴とする請求項15に記載のアンテナ。 The antenna of claim 15, wherein the metal coating is patterned to define a radiating element including a feed end and a radiating portion.
前記給電端と前記放射部との間に位置する前記放射素子のグランド点に、電気的にアースするように配置されたRFショート部と、
をさらに有することを特徴とする請求項16に記載のアンテナ。 A power supply unit electrically connected to the power supply end of the radiating element;
An RF short section disposed to be electrically grounded to a ground point of the radiating element located between the feeding end and the radiating section;
The antenna according to claim 16, further comprising:
ことを特徴とする請求項15に記載のアンテナ。 The antenna according to claim 15, wherein the metal coating has one or more meandering lines.
ことを特徴とする請求項15に記載のアンテナ。 The antenna according to claim 15, wherein the metal coating has one or more alternating fitting structures.
対象となる1以上の周波数で共振を生じる、
ことを特徴とする請求項15に記載のアンテナ。
The metal coating has one or more interdigitated structures combined with one or more serpentine lines;
Resonance occurs at one or more frequencies of interest,
The antenna according to claim 15.
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JPWO2006109481A1 (en) * | 2005-04-11 | 2008-10-23 | 株式会社村田製作所 | Planar circuit, high-frequency circuit device, and transmission / reception device |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4074211A (en) * | 1976-09-07 | 1978-02-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Dielectric substrate for slow-wave structure |
US4151476A (en) * | 1978-08-15 | 1979-04-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Magnetic bubble traveling wave amplifier |
US5483246A (en) * | 1994-10-03 | 1996-01-09 | Motorola, Inc. | Omnidirectional edge fed transmission line antenna |
KR100193851B1 (en) * | 1996-11-05 | 1999-06-15 | 윤종용 | Small antenna of portable radio |
US6094170A (en) * | 1999-06-03 | 2000-07-25 | Advanced Application Technology, Inc. | Meander line phased array antenna element |
JP3503556B2 (en) * | 2000-02-04 | 2004-03-08 | 株式会社村田製作所 | Surface mount antenna and communication device equipped with the antenna |
JP2001267824A (en) * | 2000-03-21 | 2001-09-28 | Sony Corp | Antenna system and portable radio equipment |
AU2001265172A1 (en) * | 2000-05-31 | 2001-12-11 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration, Inc. | Multi-layer, wideband meander line loaded antenna |
US6489925B2 (en) * | 2000-08-22 | 2002-12-03 | Skycross, Inc. | Low profile, high gain frequency tunable variable impedance transmission line loaded antenna |
US6674405B2 (en) * | 2001-02-15 | 2004-01-06 | Benq Corporation | Dual-band meandering-line antenna |
US6842148B2 (en) * | 2001-04-16 | 2005-01-11 | Skycross, Inc. | Fabrication method and apparatus for antenna structures in wireless communications devices |
US6476771B1 (en) * | 2001-06-14 | 2002-11-05 | E-Tenna Corporation | Electrically thin multi-layer bandpass radome |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2006109481A1 (en) * | 2005-04-11 | 2008-10-23 | 株式会社村田製作所 | Planar circuit, high-frequency circuit device, and transmission / reception device |
JP4525750B2 (en) * | 2005-04-11 | 2010-08-18 | 株式会社村田製作所 | Planar circuit, high-frequency circuit device, and transmission / reception device |
Also Published As
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---|---|
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