JP2007235832A - Planar loop antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は小型であるに関らず帯域幅の広い平面ループアンテナに関するものである。 The present invention relates to a planar loop antenna having a wide bandwidth regardless of its small size.
ループアンテナとは、ワイヤーを円形リング状や四角形リング状に丸めた形状とし、これを受信機へ接続している。一周の長さが同じであれば、その形状が円形でも四角形でも、又は三角形であってもアンテナとしての性能は同じである。該ループアンテナは、目的の電波に同調したときに威力を発揮し、ループと可変コンデンサーで、目的の電波の周波数に同調したときに感度が大きく向上する。 The loop antenna is formed by rounding a wire into a circular ring shape or a quadrangular ring shape and connecting it to a receiver. If the length of one round is the same, the performance as an antenna is the same regardless of whether the shape is circular, square, or triangular. The loop antenna exhibits power when tuned to the target radio wave, and the sensitivity is greatly improved when the loop antenna and the variable capacitor are tuned to the frequency of the target radio wave.
ループの巻き数は周波数のカバー範囲に密接な関係があり、巻き数が多過ぎると周波数が下がって高い周波数領域をカバーすることが出来なくなる。また、巻き数が少ないと高い周波数の方へ移行して低い周波数領域がカバー出来なくなる。そして、形を大型にしたときは巻き数を減らし、小型にしたときは巻き数を増やしている。 The number of windings of the loop is closely related to the frequency coverage, and if the number of windings is excessive, the frequency decreases and the high frequency region cannot be covered. In addition, when the number of turns is small, the frequency shifts to a higher frequency and the low frequency region cannot be covered. When the shape is made larger, the number of turns is reduced, and when the shape is made smaller, the number of turns is increased.
このように、ループアンテナはワイヤーを巻いて作ることが出来るために製作は簡単であるが、指向性があって弱い電波を受ける場合には該ループアンテナを廻して適当な向きを探すことが必要となる。 In this way, the loop antenna can be made by winding a wire, so it is easy to make. However, when receiving a weak radio wave with directivity, it is necessary to turn the loop antenna to find an appropriate direction. It becomes.
特開2005−45331号に係る「広帯域アンテナ素子および広帯域室内アンテナ」は、簡単な構造で広帯域に亘る周波数の電波を受信するアンテナ素子であり、四辺形に形成された導電性の導体板と、この導体板のほぼ中央に位置して互いに対向する辺縁部同士の距離が漸増もしくは漸減する形状の開口部よりなる切抜き孔と、この切抜き孔に連接して開口し前記導体板の一辺へ到達する連通孔と、この連通孔を挟む近傍にそれぞれ設けられた一対の給電点とを有し、前記導体板にて受信した電波を前記給電点に電気信号として給電することが出来る。 "Wideband antenna element and wideband indoor antenna" according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-45331 is an antenna element that receives radio waves having a frequency over a wide band with a simple structure, and a conductive conductor plate formed in a quadrilateral shape; A cutout hole formed of an opening having a shape in which the distance between the edge portions facing each other located at substantially the center of the conductor plate gradually increases or decreases, and opens to be connected to the cutout hole and reaches one side of the conductor plate. And a pair of feeding points provided in the vicinity of the communicating hole, and the radio wave received by the conductor plate can be fed as an electrical signal to the feeding point.
特開平11−186836号に係る「スロットアンテナ」は、導体板に直線状のスロットを開け、給電線により導体板に給電を行うスロットアンテナであり、スロット形状をT字型として、給電を行う周波数の波長をλとした場合、T字型スロットの縦部の寸法を略λ/4とし、横部の寸法を略λ/2としている。従って、従来の十字型スロットをもつものよりも小さく出来、小型化できる。 A “slot antenna” according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-186836 is a slot antenna that opens a straight slot in a conductor plate and feeds power to the conductor plate by a feed line, and uses a T-shaped slot shape to feed power. Is λ / 4, the vertical dimension of the T-shaped slot is approximately λ / 4, and the horizontal dimension is approximately λ / 2. Therefore, it can be made smaller and smaller than the conventional one having a cross-shaped slot.
これらのアンテナはその基本形態はループアンテナであり、ワイヤーループの代わりに導体板を用いている。該導体板を使用することで受信面積が拡大して広帯域に亘る周波数の電波を受信することが出来、しかも形状は小型化される。今後の主流となる地上デジタル放送の周波数は470MHz〜770MHzと帯域幅が大きく、これらを受信できる性能のアンテナでなくてはならない。
このように、導体板を用いたループアンテナは小型でありながら広帯域に亘る周波数の電波を受けることが出来るが、より広帯域VSWR特性を持つアンテナが必要となる。本発明はVSWR2以下の帯域幅が広く、小型であって製作コストも安くて構造の簡単な広帯域平面ループアンテナを提供する。 As described above, a loop antenna using a conductive plate can receive a radio wave having a frequency over a wide band while being small in size, but an antenna having a wider band VSWR characteristic is required. The present invention provides a broadband planar loop antenna having a wide bandwidth of VSWR 2 or less, a small size, a low manufacturing cost, and a simple structure.
本発明に係る広帯域平面ループアンテナは、基板の一面に外形が概略長方形の導体板を積層してプリント基板を構成し、該導体板は幅広のループ形状とし、かつ該導体板の中央部を開口している。開口の形状は同じく概略長方形とし、ループ形状の導体板の一部を切欠いた不連続構造とし、そして切欠き部分には給電点が設けられている。ここで、開口は基板と共に開口した穴を形成することも出来、切欠き部は開口の下側又は上側に設ける。一方、基板に積層することなく導体板のみで構成することもある。 The broadband planar loop antenna according to the present invention comprises a printed circuit board by laminating a substantially rectangular conductor plate on one surface of the substrate, the conductor plate having a wide loop shape, and an opening at the center of the conductor plate. is doing. Similarly, the opening has a substantially rectangular shape, a discontinuous structure in which a part of the loop-shaped conductor plate is cut out, and a feeding point is provided in the cutout portion. Here, the opening can form a hole opened together with the substrate, and the notch is provided below or above the opening. On the other hand, it may be composed only of a conductor plate without being laminated on the substrate.
ところで、本発明では受信周波数の帯域幅を拡大するために、上記導体板の外形幅が波長の2/3以下、プリント基板の中央部であって導体板のない開口の幅が導体板の幅の2/3以下とし、かつ不連続部分となる切欠き部の幅が該導体板外形幅の1/5以下としている。そして、上記基板の一面に導体板を貼着したプリント基板の導体板側に、もう一枚の基板を貼り合わせた構造、すなわち、2枚の基板の間に導体板を挟み込んだサンドイッチ構造とすることも出来る。 By the way, in the present invention, in order to increase the bandwidth of the reception frequency, the outer width of the conductor plate is 2/3 or less of the wavelength, and the width of the opening without the conductor plate in the central portion of the printed circuit board is the width of the conductor plate. 2/3 or less, and the width of the notch that is a discontinuous portion is 1/5 or less of the outer width of the conductor plate. And it is set as the structure which bonded another board | substrate on the conductor board side of the printed circuit board which stuck the conductor board on the one surface of the said board | substrate, ie, sandwiched the conductor board between two board | substrates. You can also
本発明に係る平面ループアンテナは、基板に導体板をループ形状に貼着した構造であり、ワイヤーをループ形状とした基本的なループアンテナに比較して受信できる周波数帯域幅が広くなる。そして、本発明では上記導体板の幅が波長の2/3以下、プリント基板の中央部であって導体板のない開口の幅が導体板の幅の2/3以下とし、かつ不連続部分の幅が該導体板の外形幅の1/5以下とすることで、受信することが出来る周波数の帯域幅が一段と大きくなる。 The planar loop antenna according to the present invention has a structure in which a conductor plate is attached to a substrate in a loop shape, and the frequency bandwidth that can be received is wider than a basic loop antenna having a wire loop shape. In the present invention, the width of the conductor plate is 2/3 or less of the wavelength, the width of the opening at the center of the printed circuit board without the conductor plate is 2/3 or less of the width of the conductor plate, and By setting the width to 1/5 or less of the outer width of the conductor plate, the bandwidth of the frequency that can be received is further increased.
図1は本発明に係る広帯域平面ループアンテナを示している実施例である。同図の1は基板、2は導体板を表し、基板1は一般に樹脂製板が使用され、導体板2としては導電性の良好な金属板であり、例えば銅板、真鍮板、アルミ板、スチール板などが使用される。この導体板2は四角形の樹脂製基板1の表面に貼着されている。ここで、導体板2の貼着方法は色々あり、接着剤にて固着したりピン止めすることが出来る。又、貼着ではなく基板1にループ状の導体板2をメッキしたり、メッキされた長方形の導体板の中央開口3及び切欠き部4をエッチングすることもある。 FIG. 1 is an embodiment showing a broadband planar loop antenna according to the present invention. In the figure, 1 denotes a substrate, 2 denotes a conductor plate, and the substrate 1 is generally a resin plate, and the conductor plate 2 is a metal plate having good conductivity, such as a copper plate, a brass plate, an aluminum plate, a steel plate. A board or the like is used. The conductor plate 2 is attached to the surface of a square resin substrate 1. Here, there are various methods of attaching the conductor plate 2, and it can be fixed or pinned with an adhesive. Further, instead of sticking, the substrate 1 may be plated with a loop-shaped conductor plate 2 or the central opening 3 and the cutout 4 of the plated rectangular conductor plate may be etched.
ところで、導体板2はループ形状を成して、中央部には長方形の開口3を形成し、そして導体板2の一部が切欠かれて切欠き部4を有し、切欠き部4は上記開口3に連通している。そして、該導体板2の外形も長方形であるが、基板1より小さくなっている。しかし、導体板2の外形と基板1の外形を同じ大きさの長方形とすることもある。 By the way, the conductor plate 2 has a loop shape, a rectangular opening 3 is formed in the center portion, and a part of the conductor plate 2 is cut out to have a cutout portion 4. It communicates with the opening 3. The conductor plate 2 is also rectangular in shape but smaller than the substrate 1. However, the outer shape of the conductor plate 2 and the outer shape of the substrate 1 may be a rectangle having the same size.
図2は切欠き部4を有す導体板2を表している。同図は導体板2の各部の寸法を示しており、該導体板2はその外形を長方形とし、中央部には同じく小さな長方形の開口3を有し、切欠き部4は開口3と外形を繋いでいる。ここで、Lは導体板2の外形幅寸法、Mは導体板2の開口3の幅寸法、dは切欠き部4の幅寸法、rは導体板2の幅寸法、hは下縁5からの給電位置をそれぞれ表している。 FIG. 2 shows a conductor plate 2 having a notch 4. This figure shows the dimensions of each part of the conductor plate 2. The conductor plate 2 has a rectangular outer shape, and has a small rectangular opening 3 at the center, and the notch 4 has an opening 3 and an outer shape. Are connected. Here, L is the outer width of the conductor plate 2, M is the width of the opening 3 of the conductor plate 2, d is the width of the notch 4, r is the width of the conductor plate 2, and h is from the lower edge 5. The power feeding positions are respectively shown.
図3はインピーダンス75Ωの場合において、比帯域(%)の等高線を表している。横軸は外形幅寸法Lに対しての切欠き幅寸dであり、縦軸は外形幅寸法Lに対しての開口幅寸法Mを示している。同図から明らかなように、給電幅d/Lが0.1前後であって、内径M/Lが0.45前後の領域が最も高い比帯域幅となっている。特に、同図の黒印の位置が最も高い比帯域幅と成っている。すなわち、この位置は、給電幅d/Lが0.1であって、開口幅M/Lが0.5とすれば、比帯域幅は105.68%である。 FIG. 3 shows a contour line of a specific band (%) when the impedance is 75Ω. The horizontal axis represents the notch width dimension d with respect to the outer width dimension L, and the vertical axis represents the opening width dimension M with respect to the outer width dimension L. As is clear from the figure, the region with the feeding width d / L around 0.1 and the inner diameter M / L around 0.45 has the highest specific bandwidth. In particular, the position of the black mark in the figure is the highest specific bandwidth. That is, at this position, if the feed width d / L is 0.1 and the opening width M / L is 0.5, the specific bandwidth is 105.68%.
図4は本発明の平面ループアンテナの具体的な導体板を示している場合であり、外形の幅寸法L=200mm、開口の幅寸法M=100mm、切欠き部の幅寸法d=10mm、そして外形の高さ寸法は200mm、導体板の幅寸法r=50mmとしている。 FIG. 4 shows a specific conductor plate of the planar loop antenna of the present invention. The outer width L = 200 mm, the opening width M = 100 mm, the notch width d = 10 mm, and The height of the outer shape is 200 mm, and the width dimension r of the conductor plate is 50 mm.
図5は上記図4の導体板を備えた平面ループアンテナのVSWR特性を示しており、同図から明らかなようにVSWR<2の周波数は430MHz〜1030MHzと成っている。すなわち、図4の平面ループアンテナはこの帯域の周波数を受信することが可能である。そこで、この比帯域幅は82.2%となり、十分な所要帯域を備えている。 FIG. 5 shows the VSWR characteristics of the planar loop antenna provided with the conductor plate of FIG. 4. As is apparent from FIG. 5, the frequency of VSWR <2 is 430 MHz to 1030 MHz. That is, the planar loop antenna of FIG. 4 can receive frequencies in this band. Therefore, this specific bandwidth is 82.2%, which provides a sufficient required bandwidth.
図6はX−Y面内の放射指向性を表し、図7はX−Z面内の放射指向性を表している。ここで、上記図4に示す導体板2の方向、すなわち平面ループアンテナが設置される面はY−Zである。Y−Z面に平面ループアンテナを設置した状態でのX−Y面内の放射指向性、X−Z面内の放射指向性を上記図6および図7にそれぞれ表している。 6 represents the radiation directivity in the XY plane, and FIG. 7 represents the radiation directivity in the XZ plane. Here, the direction of the conductor plate 2 shown in FIG. 4, that is, the surface on which the planar loop antenna is installed is YZ. FIGS. 6 and 7 show the radiation directivity in the XY plane and the radiation directivity in the XZ plane when a planar loop antenna is installed on the YZ plane, respectively.
図8は本発明の平面ループアンテナの他の具体的な導体板を示している場合であり、外形の幅寸法L=200mm、開口の幅寸法M=100mm、切欠き部の幅寸法d=10mm、そして外形の高さ寸法は160mm、導体板の幅寸法r=50mmとしている。 FIG. 8 shows another specific conductor plate of the planar loop antenna of the present invention. The outer width L = 200 mm, the opening width M = 100 mm, and the notch width d = 10 mm. The height of the outer shape is 160 mm and the width r of the conductor plate is 50 mm.
図9は上記図8の導体板2を備えた平面ループアンテナのVSWR特性を示しており、同図から明らかなようにVSWR<2の周波数は420MHz〜1050MHzと成っている。すなわち、図8の平面ループアンテナはこの帯域の周波数を受信することが可能である。そこで、この比帯域幅は85.71%となり、十分な所要帯域を備えている。 FIG. 9 shows the VSWR characteristics of the planar loop antenna provided with the conductor plate 2 shown in FIG. 8. As is clear from the figure, the frequency of VSWR <2 is 420 MHz to 1050 MHz. That is, the planar loop antenna of FIG. 8 can receive frequencies in this band. Therefore, this specific bandwidth is 85.71%, which provides a sufficient required bandwidth.
図10はX−Y面内の放射指向性を表し、図11はX−Z面内の放射指向性を表している。ここで、上記図8に示す導体板2の方向、すなわち平面ループアンテナが設置される面はY−Zである。Y−Z面に平面ループアンテナを設置した状態でのX−Y面内の放射指向性、X−Z面内の放射指向性を上記図10及び図11にそれぞれ表している。 FIG. 10 shows the radiation directivity in the XY plane, and FIG. 11 shows the radiation directivity in the XZ plane. Here, the direction of the conductor plate 2 shown in FIG. 8, that is, the surface on which the planar loop antenna is installed is YZ. FIGS. 10 and 11 show the radiation directivity in the XY plane and the radiation directivity in the XZ plane when a planar loop antenna is installed on the YZ plane, respectively.
図12は導体板2を両基板1,1の間で挟み込んで構成した平面ループアンテナを表している。基板1,1で導体板2を挟み込むことで、該導体板2が風雨に曝されることなく、腐食防止を図ることが出来、しかもアンテナとしての性能が低下することもない。 FIG. 12 shows a planar loop antenna configured by sandwiching a conductor plate 2 between both substrates 1 and 1. By sandwiching the conductor plate 2 between the substrates 1 and 1, the conductor plate 2 can be prevented from being corroded without being exposed to wind and rain, and the performance as an antenna is not deteriorated.
1 基板
2 導体板
3 開口
4 切欠き部
5 下縁
1 Substrate 2 Conductor plate 3 Opening 4 Notch 5 Lower edge
Claims (6)
Priority Applications (1)
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JP2006057765A JP2007235832A (en) | 2006-03-03 | 2006-03-03 | Planar loop antenna |
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JP2006057765A JP2007235832A (en) | 2006-03-03 | 2006-03-03 | Planar loop antenna |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007235832A true JP2007235832A (en) | 2007-09-13 |
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ID=38555917
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2006
- 2006-03-03 JP JP2006057765A patent/JP2007235832A/en active Pending
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