JP2016082361A - Antenna and radio communication device - Google Patents

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勝美 佐久間
Katsumi Sakuma
勝美 佐久間
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize an antenna.SOLUTION: An antenna 100 includes: an element 101 wound in a coil shape; and a split ring resonator 102 formed of a ring shape and having a slit 102b on a part of the ring with a predetermined gap, and disposed in the inner space of the element 101 to have predetermined capacitance between with the element 101. A base material having predetermined permittivity is provided between the element 101 and the split ring resonator 102. As the base material, for example, a multilayer printed board can be used.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、無線通信用のアンテナおよび無線通信装置に関する。   The present invention relates to an antenna for wireless communication and a wireless communication apparatus.

携帯電話端末等の無線通信装置に設けられる無線通信用のアンテナは、所定の受信感度と小型化が求められている。例えば、携帯電話網を用いた通信では、例えば、LTE(Long Term Evolution)のMIMO(Multiple−Input and Multiple−Output)の方式により複数のアンテナを使用する。これにより、無線通信装置内部のスペースが限られるため、アンテナの小型化が求められている。   An antenna for wireless communication provided in a wireless communication device such as a cellular phone terminal is required to have a predetermined reception sensitivity and size reduction. For example, in communication using a mobile phone network, a plurality of antennas are used, for example, by LTE (Long Term Evolution) MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output). As a result, the space inside the wireless communication device is limited, so that the antenna must be downsized.

アンテナの小型化技術として、右手−左手系複合線路(CRLH−TL:Composite Right and Left Handed Transmission Line)構造のメタマテリアルアンテナがある。例えば、パッチと、スプリットリング共振器(SRR:Split Ring Resonator)構造の磁気誘電体の基板とを用いたアンテナが開示されている。また、開口部を有する導電性部材が形成された誘電体を逆L型アンテナの側部に配置して、共振周波数を調整するアンテナが開示されている(例えば、下記特許文献1,2参照。)。   As a technology for miniaturizing an antenna, there is a metamaterial antenna having a composite structure of a right-handed left-handed system (CRLH-TL: Composite Right and Left Handed Transmission Line). For example, an antenna using a patch and a magnetic dielectric substrate having a split ring resonator (SRR) structure is disclosed. In addition, an antenna is disclosed in which a dielectric formed with a conductive member having an opening is arranged on the side of an inverted L antenna to adjust the resonance frequency (see, for example, Patent Documents 1 and 2 below). ).

特表2011−525721号公報Special table 2011-525721 gazette 特開2011−103629号公報JP 2011-103629 A

しかしながら、従来の技術では、例えば、マルチメディア放送(MM)や地上デジタル放送(DTV)の200MHz〜710MHzの周波数(波長)に適合するアンテナを小型化することができなかった。例えば、MMやDTVをアンテナをロッドアンテナで構成した場合には60mm〜120mmの長さが必要となる。また、従来のSRR構造では容量成分が小さいため、携帯電話網の使用周波数に対して低周波なMMやDTV等のアンテナでは、SRRが600mm〜700mm程度の大きさが必要となり小型化できない。   However, according to the conventional technology, for example, an antenna suitable for a frequency (wavelength) of 200 MHz to 710 MHz of multimedia broadcasting (MM) or terrestrial digital broadcasting (DTV) cannot be reduced in size. For example, when a MM or DTV is configured with a rod antenna, a length of 60 mm to 120 mm is required. In addition, since the capacity component is small in the conventional SRR structure, an antenna such as a MM or DTV having a low frequency with respect to the use frequency of the mobile phone network requires an SRR of about 600 mm to 700 mm and cannot be miniaturized.

一つの側面では、本発明は、アンテナを小型化できることを目的とする。   In one aspect, an object of the present invention is to reduce the size of an antenna.

一つの案では、アンテナは、コイル状に巻回されたエレメントと、リング状に形成され、前記リングの一部に所定間隔のスリットを有して前記エレメントの内部空間に配置され、前記エレメントとの間に所定の容量を有するスプリットリング共振器と、を備えたことを要件とする。   In one proposal, the antenna is formed in a coil shape, and is formed in a ring shape. The antenna has slits with a predetermined interval in a part of the ring, and is disposed in the inner space of the element. And a split ring resonator having a predetermined capacity.

一つの実施の形態によれば、アンテナを小型化できる。   According to one embodiment, the antenna can be reduced in size.

図1は、実施の形態にかかるアンテナの構成例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration example of an antenna according to an embodiment. 図2は、図1の部分拡大斜視図である。FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of FIG. 図3は、実施の形態にかかるアンテナを多層のプリント基板を用いて形成した場合の各層の配線パターンを示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a wiring pattern of each layer when the antenna according to the embodiment is formed using a multilayer printed board. 図4は、実施の形態にかかるアンテナの各層間の電気的接続状態を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an electrical connection state between layers of the antenna according to the embodiment. 図5は、実施の形態にかかるアンテナの各部の寸法例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a dimension example of each part of the antenna according to the embodiment. 図6は、実施の形態にかかるアンテナの等価回路を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the antenna according to the embodiment. 図7は、実施の形態にかかるアンテナのSRRによる磁気壁の作用を説明する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the action of the magnetic wall by the SRR of the antenna according to the embodiment. 図8は、SRRを設けない場合の磁気作用を説明する図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the magnetic action when no SRR is provided. 図9は、実施の形態にかかるSRRのモデルを示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an SRR model according to the embodiment. 図10は、実施の形態にかかるCRLHのモデル例と特性を示す図表である。FIG. 10 is a chart illustrating a model example and characteristics of the CRLH according to the embodiment. 図11は、実施の形態にかかるアンテナの周波数特性を示す図表である。FIG. 11 is a chart illustrating frequency characteristics of the antenna according to the embodiment. 図12は、実施の形態にかかるサイズ別の周波数特性を示す図表である。FIG. 12 is a chart showing frequency characteristics by size according to the embodiment. 図13は、実施の形態にかかるアンテナを無線通信装置に搭載した状態を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which the antenna according to the embodiment is mounted on the wireless communication device. 図14は、実施の形態にかかるアンテナの他の構成例を示す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view illustrating another configuration example of the antenna according to the embodiment. 図15は、実施の形態にかかるアンテナを無線通信装置に外付けした状態を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a state in which the antenna according to the embodiment is externally attached to the wireless communication device. 図16は、実施の形態にかかるアンテナを無線通信装置に外付けした状態の他の例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating another example of the state in which the antenna according to the embodiment is externally attached to the wireless communication device.

(実施の形態)
以下に添付図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。図1は、実施の形態にかかるアンテナの構成例を示す斜視図、図2は、図1の部分拡大斜視図である。図中、Xは長さ方向、Yは幅方向、Zは高さ方向とする。
(Embodiment)
Hereinafter, preferred embodiments of the disclosed technology will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of an antenna according to an embodiment, and FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of FIG. In the figure, X is the length direction, Y is the width direction, and Z is the height direction.

このアンテナ100は、コイル状に巻回されたアンテナ(エレメント)101と、エレメント101の内部に配置された環状(リング状)のSRR102と、を有する。エレメント101は、図示の例では矩形状に巻回された構成であるが、他に円形状や多角形状としてもよく所定径(内径)を有する。エレメント101の一端101Aはアンテナの入力端子であり、他端101Bは自由端として開放されている。   The antenna 100 includes an antenna (element) 101 wound in a coil shape and an annular (ring-shaped) SRR 102 disposed inside the element 101. The element 101 has a configuration wound in a rectangular shape in the illustrated example, but may be a circular shape or a polygonal shape, and has a predetermined diameter (inner diameter). One end 101A of the element 101 is an antenna input terminal, and the other end 101B is open as a free end.

図1の矩形状のエレメント101は、上部エレメント101aと下部エレメント101bと、一対の側部エレメント101c,101dにより接続して構成したものである。一部の接続構成を説明すると、図2に示した上部エレメント101aの一端部101aaは、側部エレメント101cを介して下部エレメント101bの一端部101baに接続される。また、上部エレメント101aの他端部101abは、側部エレメント101dを介して下部エレメント101bの他端部101bbに接続される。   The rectangular element 101 in FIG. 1 is configured by connecting an upper element 101a, a lower element 101b, and a pair of side elements 101c and 101d. A part of the connection configuration will be described. One end 101aa of the upper element 101a shown in FIG. 2 is connected to one end 101ba of the lower element 101b via the side element 101c. The other end portion 101ab of the upper element 101a is connected to the other end portion 101bb of the lower element 101b via the side element 101d.

そして、上部エレメント101a〜側部エレメント101c〜下部エレメント101b〜側部エレメント101d〜上部エレメント101aへの接続、が繰り返されることで、1本の所定長を有するコイル状のエレメント101が形成されることになる。なお、1本の導体をコイル状に巻回させてエレメント101を構成することもできる。   Then, by repeating the connection from the upper element 101a to the side element 101c to the lower element 101b to the side element 101d to the upper element 101a, one coiled element 101 having a predetermined length is formed. become. Note that the element 101 can also be configured by winding a single conductor in a coil shape.

SRR102は、エレメント101内部に配置され、エレメント101に電気的に接触しないよう配置される。SRR102自体は、直接外部に接地等はされていない。このSRR102は、エレメント101と同等の長さを有し、上面からみて環状(リング状)に形成され、エレメント101の長さ方向Xの一端部102aには、リングの一部を所定間隔離すスリット102bが形成されている。   The SRR 102 is disposed inside the element 101 and is disposed so as not to be in electrical contact with the element 101. The SRR 102 itself is not directly grounded or the like. The SRR 102 has a length equivalent to that of the element 101 and is formed in an annular shape (ring shape) when viewed from above, and a slit that separates a part of the ring from the end portion 102a in the length direction X of the element 101 at a predetermined interval. 102b is formed.

エレメント101およびSRR102は、導電性を有する金属等の材質からなる。エレメント101とSRR102との間には、所定の誘電率を有する基材を設ける。基材としては、所定の誘電率を有するガラスエポキシ樹脂等のプリント基板や、テフロン(登録商標)などを用いることができ、基材を充填する方法により形成してもよい。このほか、基材を設ける領域の大部分を空気層とすることもできる(詳細は後述するが、一部にSRR102の固定部材を設ける)。   Element 101 and SRR 102 are made of a material such as conductive metal. A base material having a predetermined dielectric constant is provided between the element 101 and the SRR 102. As the substrate, a printed board such as a glass epoxy resin having a predetermined dielectric constant, Teflon (registered trademark), or the like can be used, and the substrate may be formed by a method of filling the substrate. In addition, most of the region where the substrate is provided can be an air layer (details will be described later, but a fixing member for the SRR 102 is provided in part).

図3は、実施の形態にかかるアンテナを多層のプリント基板を用いて形成した場合の各層の配線パターンを示す平面図である。図3を用いてエレメント101と、SRR102を多層のプリント基板(PCB:Printed Circuit Board)を用いて形成する構成例について説明する。   FIG. 3 is a plan view showing a wiring pattern of each layer when the antenna according to the embodiment is formed using a multilayer printed board. A configuration example in which the element 101 and the SRR 102 are formed using a multilayer printed circuit board (PCB) will be described with reference to FIG.

図3に示す例では、多層のプリント基板のうち3層の各層にそれぞれ所定の導電体パターンを形成することでアンテナ100を形成できる。なお、図3においてプリント基板そのものは記載していない。プリント基板は、例えばガラスエポキシ(FR4)の材質を用いる。   In the example shown in FIG. 3, the antenna 100 can be formed by forming a predetermined conductor pattern in each of three layers of a multilayer printed board. Note that the printed circuit board itself is not shown in FIG. For example, a glass epoxy (FR4) material is used for the printed circuit board.

プリント基板の第1層(上部層)301には、図2に示した上部エレメント101aの導電体パターンを形成する。図示のように、上部エレメント101aは、長さ方向Xに所定角度傾斜する複数の導電体パターンからなる。上部エレメント101aの全体の長さはL、幅はW1である。   The conductor pattern of the upper element 101a shown in FIG. 2 is formed on the first layer (upper layer) 301 of the printed board. As shown in the drawing, the upper element 101a is composed of a plurality of conductor patterns inclined at a predetermined angle in the length direction X. The entire length of the upper element 101a is L, and the width is W1.

プリント基板の第2層(中間層)302には、図1に示したSRR102の導電体パターンを形成する。図示のように、SRR102は、平面でみて長さ方向Xに向けて中央が開口された矩形の環状に形成され、長さ方向Xの一端部102aにスリット102bが形成されている。SRR102の幅方向Yの大きさW2は、上部エレメント101aの幅W1よりも小さい。   A conductor pattern of the SRR 102 shown in FIG. 1 is formed on the second layer (intermediate layer) 302 of the printed board. As shown in the drawing, the SRR 102 is formed in a rectangular ring shape having an opening in the center in the length direction X when seen in a plane, and a slit 102b is formed in one end portion 102a in the length direction X. The size W2 of the SRR 102 in the width direction Y is smaller than the width W1 of the upper element 101a.

プリント基板の第3層(下部層)303には、図2に示した下部エレメント101bの導電体パターンを形成する。図示のように、下部エレメント101bは、長さ方向Xに所定角度傾斜する複数の導電体パターンからなる。下部エレメント101bの傾斜方向は、上部エレメント101aの傾斜方向と逆方向である。下部エレメント101bの各部の寸法は、上部エレメント101aと同様であり、全体の長さはL、幅はW1である。   The conductor pattern of the lower element 101b shown in FIG. 2 is formed on the third layer (lower layer) 303 of the printed board. As shown in the drawing, the lower element 101b is composed of a plurality of conductor patterns inclined at a predetermined angle in the length direction X. The inclination direction of the lower element 101b is opposite to the inclination direction of the upper element 101a. The dimension of each part of the lower element 101b is the same as that of the upper element 101a, and the overall length is L and the width is W1.

そして、第1層301の上部エレメント101aの一端部101aaは、図2に記載した側部エレメント101cを介して第3層303の下部エレメント101bの一端部101baに接続される。この側部エレメント101cは、第1層301から第3層303間に設けたスルーホール(ビア)で形成される。同様に、第1層301の上部エレメント101aの他端部101abは、側部エレメント101dを介して第3層303の下部エレメント101bの他端部101bbに接続される。この側部エレメント101dについても、第1層301から第3層303間に設けたビアで形成される。   The one end 101aa of the upper element 101a of the first layer 301 is connected to the one end 101ba of the lower element 101b of the third layer 303 via the side element 101c described in FIG. The side element 101 c is formed by a through hole (via) provided between the first layer 301 and the third layer 303. Similarly, the other end 101ab of the upper element 101a of the first layer 301 is connected to the other end 101bb of the lower element 101b of the third layer 303 via the side element 101d. This side element 101 d is also formed by a via provided between the first layer 301 and the third layer 303.

下部エレメント101bの傾斜方向は、上部エレメント101aの傾斜方向と逆方向である。そして、平面でみて同一位置上の上部エレメント101aと下部エレメント101bとを多層のプリント基板のビアを介して層間で電気的に接続する。これにより、図1等に示したコイル状に巻回された所定長のエレメント101を多層のプリント基板上で形成することができる。   The inclination direction of the lower element 101b is opposite to the inclination direction of the upper element 101a. Then, the upper element 101a and the lower element 101b on the same position in a plan view are electrically connected between the layers via vias of a multilayer printed board. Thereby, the element 101 having a predetermined length wound in the coil shape shown in FIG. 1 and the like can be formed on the multilayer printed board.

図4は、実施の形態にかかるアンテナの各層間の電気的接続状態を示す図である。第1層301および第3層303には複数の導電体パターンが形成され、これら各導電体パターンは長さ方向Xに対しそれぞれ分割されたインダクタンス成分Lを有する。また、第2層302のSRR102は、長さ方向Xで所定のインダクタンス成分Lを有する。そして、第1層301と第3層303の導電体パターンは、中間の第2層302に対して、長さ方向Xの各形成位置で多層のプリント基板が有する所定の容量(キャパシタンス成分)Cで接続される。図中dは、多層のプリント基板の厚さである。   FIG. 4 is a diagram illustrating an electrical connection state between layers of the antenna according to the embodiment. A plurality of conductor patterns are formed on the first layer 301 and the third layer 303, and each conductor pattern has an inductance component L divided in the length direction X. The SRR 102 of the second layer 302 has a predetermined inductance component L in the length direction X. The conductor patterns of the first layer 301 and the third layer 303 have a predetermined capacitance (capacitance component) C of the multilayer printed board at each formation position in the length direction X with respect to the intermediate second layer 302. Connected with. In the figure, d is the thickness of the multilayer printed board.

図5は、実施の形態にかかるアンテナの各部の寸法例を示す図である。(a)は第1層301、(b)は第2層302、(c)は第3層303上の導電体パターンである。(a),(c)に示すように、上部エレメント101aと下部エレメント101b上での導電体パターンが形成される幅W1=4mm、長さL=50mm、厚さH=0.4mmである。また、導電体パターンの幅L1=0.4mm、間隔L2=0.4mm、巻回されたエレメント101全長(コイル長)=450mmである。このように、実施の形態では、プリント基板上の長さL=50、幅W1=4mmの領域を用いてコイル長450mmの長さを得ることができる。   FIG. 5 is a diagram illustrating a dimension example of each part of the antenna according to the embodiment. (A) is the first layer 301, (b) is the second layer 302, and (c) is the conductor pattern on the third layer 303. As shown in (a) and (c), the width W1 = 4 mm, the length L = 50 mm, and the thickness H = 0.4 mm in which the conductor pattern is formed on the upper element 101a and the lower element 101b. Further, the width L1 of the conductor pattern is 0.4 mm, the interval L2 is 0.4 mm, and the entire length of the wound element 101 (coil length) is 450 mm. Thus, in the embodiment, a coil length of 450 mm can be obtained using a region on the printed board having a length L = 50 and a width W1 = 4 mm.

また、(b)に示すように、SRR102は幅W2=3mm、導電体パターンの幅W3=1mm、SRR102の全長(リング長)100mm、スリット102bの間隔G=0.1mmである。長さLは、上部エレメント101aおよび下部エレメント101bと同じく50mmである。また、プリント基板特性は、3相基板、基板厚d=0.4mm(図4参照)、誘電率=3.95、Tanδ=0.012、導電体パターンの材質=Cu5.8e7s/m、導体厚さ=0.018mm、ビア直径=0.06mmである。   Further, as shown in (b), the SRR 102 has a width W2 = 3 mm, a conductor pattern width W3 = 1 mm, an overall length (ring length) 100 mm of the SRR 102, and a gap G = 0.1 mm between the slits 102b. The length L is 50 mm like the upper element 101a and the lower element 101b. Also, the printed circuit board characteristics are a three-phase board, a board thickness d = 0.4 mm (see FIG. 4), a dielectric constant = 3.95, Tan δ = 0.012, a conductor pattern material = Cu 5.8e7 s / m, a conductor The thickness is 0.018 mm, and the via diameter is 0.06 mm.

図6は、実施の形態にかかるアンテナの等価回路を示す図である。アンテナの一端(入力端子)101Aの第1層301と自由端101Bの第3層303間には、上部エレメント101aと下部エレメント101bが有するインダクタンス成分Lと、容量Cとの並列回路が形成される。入力端子101Aと自由端101B間には、ビアのインダクタンス成分Lが直接接続され、第1層301と第3層303のそれぞれの並列回路間には、SRR102の導電体パターンによるインダクタンス成分Lとスリット102bによる容量Cの並列回路が接続される。   FIG. 6 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the antenna according to the embodiment. Between the first layer 301 of one end (input terminal) 101A of the antenna and the third layer 303 of the free end 101B, a parallel circuit of an inductance component L and capacitance C of the upper element 101a and the lower element 101b is formed. . A via inductance component L is directly connected between the input terminal 101A and the free end 101B, and an inductance component L and a slit due to the conductor pattern of the SRR 102 are connected between the parallel circuits of the first layer 301 and the third layer 303, respectively. A parallel circuit of a capacitor C by 102b is connected.

上記寸法例(図5参照)で第1層301と第3層303の導電体パターンを形成し、これらの層間をビア接続することにより、コイル状に巻回されたアンテナ(エレメント)101が形成される。また、第1層301と第3層303との間の第2層302にSRR102を形成する。そして、右手左手系媒体(CRLH)の原理をSRR102を用いて実現する。図6に示したSRR102が形成するインダクタンス成分Lと容量Cの並列回路は、上部エレメント101aおよび下部エレメント101bに対する磁気壁として機能する。   The conductor pattern of the first layer 301 and the third layer 303 is formed in the above dimension example (see FIG. 5), and the antenna (element) 101 wound in a coil shape is formed by via connection between these layers. Is done. In addition, the SRR 102 is formed in the second layer 302 between the first layer 301 and the third layer 303. The principle of the right-handed left-handed medium (CRLH) is realized using the SRR 102. The parallel circuit of the inductance component L and the capacitor C formed by the SRR 102 shown in FIG. 6 functions as a magnetic wall for the upper element 101a and the lower element 101b.

図7は、実施の形態にかかるアンテナのSRRによる磁気壁の作用を説明する図である。図7に示した第1層301の上部エレメント101aと第3層303の下部エレメント101bとの間の距離は、薄い基板厚d(0.4mm)程度である。実施の形態のアンテナでは、薄いプリント基板のため上部エレメント101aと下部エレメント101bとが近づいて配置されることになる。   FIG. 7 is a diagram for explaining the action of the magnetic wall by the SRR of the antenna according to the embodiment. The distance between the upper element 101a of the first layer 301 and the lower element 101b of the third layer 303 shown in FIG. 7 is about a thin substrate thickness d (0.4 mm). In the antenna of the embodiment, since the printed circuit board is thin, the upper element 101a and the lower element 101b are arranged close to each other.

ここで、実施の形態では、上部エレメント101aと下部エレメント101bとの間にSRR102を設けた構成であるため、図中矢印で示すように、上部エレメント101aおよび下部エレメント101bの磁束は、SRR102に沿って流れる。これにより、エレメント101に磁界を生じさせることができ、エレメント101に電流を流すことができる。   Here, in the embodiment, since the SRR 102 is provided between the upper element 101a and the lower element 101b, the magnetic fluxes of the upper element 101a and the lower element 101b follow the SRR 102 as indicated by arrows in the figure. Flowing. Thereby, a magnetic field can be generated in the element 101, and a current can be passed through the element 101.

図8は、SRRを設けない場合の磁気作用を説明する図である。図8は、図7と対比してSRR102を設けていない点が異なる。このように、薄いプリント基板でエレメント101を形成し、SRR102を設けない場合、上部エレメント101aの磁束と、下部エレメント101bの磁束とが衝突し、打ち消し合うため、エレメント101に電流が流れない。   FIG. 8 is a diagram for explaining the magnetic action when no SRR is provided. FIG. 8 differs from FIG. 7 in that the SRR 102 is not provided. Thus, when the element 101 is formed of a thin printed board and the SRR 102 is not provided, the magnetic flux of the upper element 101a and the magnetic flux of the lower element 101b collide and cancel each other, so that no current flows through the element 101.

上記のように、実施の形態では、プリント基板等を用いて第1層301の上部エレメント101aと第3層303の下部エレメント101bとが近接する場合、SRR102を設けて、磁束が打ち消し合う現象を遮断している。   As described above, in the embodiment, when the upper element 101a of the first layer 301 and the lower element 101b of the third layer 303 are close to each other using a printed circuit board or the like, the phenomenon that the magnetic fluxes cancel each other by providing the SRR 102 is provided. It is shut off.

コイル状のアンテナ100の共振周波数は、SRR102のインダクタンス成分L、容量Cの定数を変更することにより制御できる。SRR102が磁気壁となるため、上部エレメント101aの磁束と、下部エレメント101bの磁束とを分離する。これにより、薄厚のプリント基板上の導電体パターンでエレメント101を形成した場合でも、上下からの磁束が打ち消し合う作用を減衰でき、エレメント101のインダクタンス量が変化しない効果が得られる。   The resonance frequency of the coiled antenna 100 can be controlled by changing the constants of the inductance component L and the capacitance C of the SRR 102. Since the SRR 102 becomes a magnetic wall, the magnetic flux of the upper element 101a and the magnetic flux of the lower element 101b are separated. As a result, even when the element 101 is formed with a conductor pattern on a thin printed circuit board, the effect of canceling out the magnetic flux from above and below can be attenuated, and the effect that the inductance amount of the element 101 does not change can be obtained.

上記のように、SRR102としては、CRLHの原理に沿った基礎的な一重(1層)SRR102を用いており、SRR102はプリント基板の第2層302に導電体パターンを形成するだけで簡単に形成できる。そして、第1層301と第3層303の上下層のエレメント101およびビアで囲んだコイル状のアンテナ100の第2層302にSRR102を設けることにより、アンテナ100を小型化しつつ、送受信感度を向上できるようになる。   As described above, as the SRR 102, the basic single (single layer) SRR 102 in accordance with the principle of CRLH is used, and the SRR 102 is simply formed by forming a conductor pattern on the second layer 302 of the printed circuit board. it can. The SRR 102 is provided in the second layer 302 of the coiled antenna 100 surrounded by the first layer 301 and the upper and lower elements 101 and the third layer 303 and vias, thereby improving the transmission / reception sensitivity while reducing the size of the antenna 100. become able to.

また、SRR102を二重(2層)に形成することにより、さらに容量成分Cを大きくでき、さらにアンテナ100を小型化できるようになる。SRR102は、多層のプリント基板のエレメント101を形成した上部層および下部層の間に位置する中間層に設ければよい。例えば、4層のプリント基板を用い、第1層(上部層)と第4層(下部層)を用いてエレメント101を形成し、これら第1層と第4層の間に位置する第2層および第3層(中間層)にそれぞれSRR102を形成してもよい。   Further, by forming the SRR 102 in double (two layers), the capacitance component C can be further increased, and the antenna 100 can be further downsized. The SRR 102 may be provided in an intermediate layer located between the upper layer and the lower layer in which the element 101 of the multilayer printed board is formed. For example, using a four-layer printed circuit board, the element 101 is formed using the first layer (upper layer) and the fourth layer (lower layer), and the second layer located between the first layer and the fourth layer. The SRR 102 may be formed in each of the third layer (intermediate layer).

図9は、実施の形態にかかるSRRのモデルを示す図である。SRR102は、図9に示すように、プリント基板901上に導体(導電体パターン)をリング状に形成し、スリット102bで分割することで略C字型に形成される。リング状の導電体パターンは、インダクタンス成分Lを有し、スリット102b部分は、間隔Gに応じた所定の容量成分Cを有する。図中dは、基板幅であり、正方形の基板例を示している。   FIG. 9 is a diagram illustrating an SRR model according to the embodiment. As shown in FIG. 9, the SRR 102 is formed in a substantially C shape by forming a conductor (conductor pattern) on a printed circuit board 901 in a ring shape and dividing it by a slit 102b. The ring-shaped conductor pattern has an inductance component L, and the slit 102b portion has a predetermined capacitance component C corresponding to the interval G. In the figure, d is the substrate width and shows an example of a square substrate.

このSRR102のリング(導電体パターンの面)に垂直な磁場成分が入射すると、リング上に入射磁場を打ち消す反抗磁場を作り、誘導電流が電磁誘導の原理に従い誘起され、スリット102bにより電流が遮断される。スリット102bの幅により電荷が蓄積され、この容量が逆方向の電流となりLC共振器の閉回路が構成される。アンテナ100の共振周波数f0は、エレメント101およびSRR102のインダクタンス成分L(エレメント101のコイル長とSRR102の全長)および容量C(エレメント101とSRR102間の容量)に基づく基本的な下記式(1)で定まる。f0を上記MMやDTVの所望周波数に設定する。   When a perpendicular magnetic field component is incident on the ring (conductor pattern surface) of the SRR 102, a repulsive magnetic field that cancels the incident magnetic field is created on the ring, an induced current is induced according to the principle of electromagnetic induction, and the current is cut off by the slit 102b. The Electric charges are accumulated depending on the width of the slit 102b, and this capacitance becomes a current in the reverse direction, thereby forming a closed circuit of the LC resonator. The resonance frequency f0 of the antenna 100 is based on the following formula (1) based on the inductance component L (the coil length of the element 101 and the total length of the SRR 102) and the capacitance C (capacitance between the element 101 and the SRR 102) of the element 101 and the SRR 102. Determined. f0 is set to a desired frequency of the MM or DTV.

f0=1/2π√CL …(1)   f0 = 1 / 2π√CL (1)

SRR102の逆誘導電流により、反抗磁場で透磁率μが変化し、SRR102の入射電磁波がSRR102に共鳴し吸収される。吸収される作用は透磁率μを変化させる効果になる。よって、磁場吸収作用は透磁率μを負にさせる効果となり、メタマテリアルの定義となる屈折率nが負になることを満足することになり、SRR102はメタマテリアル構造となる。   Due to the reverse induced current of the SRR 102, the magnetic permeability μ changes in the repulsive magnetic field, and the incident electromagnetic wave of the SRR 102 resonates with the SRR 102 and is absorbed. The absorbed action is an effect of changing the magnetic permeability μ. Therefore, the magnetic field absorption effect has an effect of making the magnetic permeability μ negative, which satisfies the fact that the refractive index n as a definition of the metamaterial is negative, and the SRR 102 has a metamaterial structure.

SRR102の関係式
誘電率εと透磁率μについて 誘電率ε=n/z、透磁率μ=nz
屈折率nとインピーダンスzについて
Relational expression of SRR102 Dielectric constant ε and permeability μ Dielectric constant ε = n / z, permeability μ = nz
About refractive index n and impedance z

Figure 2016082361
Figure 2016082361

11はメタマテリアル(SRR102)に平面波照射時の反射係数、S21は透過係数 S 11 is the reflection coefficient when the metamaterial (SRR102) is irradiated with a plane wave, and S 21 is the transmission coefficient.

定数k、dについて k=2πf/C、d=SRR102の基板幅   For constants k and d, k = 2πf / C, d = substrate width of SRR102

図10は、実施の形態にかかるCRLHのモデル例と特性を示す図表である。CRLH線路は、理想左手系線路の直列容量と直列インダクタンスの回路と、並列インダクタンスと並列キャパシタンスを挿入した単位素子モデルで表される。CRLHでは、回路区間の長さΔzは格子定数aの単位素子の区間として取り扱う。   FIG. 10 is a chart illustrating a model example and characteristics of the CRLH according to the embodiment. The CRLH line is represented by a unit element model in which a series capacitance and series inductance circuit of an ideal left-handed line and a parallel inductance and a parallel capacitance are inserted. In CRLH, the length Δz of the circuit section is handled as a section of unit elements having a lattice constant a.

分散特性に示すωは角振動数、βは位相定数(波数)である。CRLH線路はΔzが有限地の周期構造として取り扱われ伝搬波の周期性を有し、低周波側に左手系伝送帯域をもち、高周波側に右手系伝送帯域をもつ線路である。CRLH線路は、周波数によって特性が変化し、低周波数側〜高周波数側につれて順に、ハイパスカットオフ、左手系伝搬帯域、バンドギャップ、右手系伝搬帯域、ローパスカットオフの特性を有する。ローパスカットオフとハイパスカットオフは、単位素子が有限であることから生じる。周期構造をもつ1次元のCRLH線路の遮断波数はπ/aであり、ブラッグ反射の条件に相当する。   In the dispersion characteristics, ω is an angular frequency, and β is a phase constant (wave number). The CRLH line is a line having Δz as a periodic structure with a finite ground and having a periodicity of a propagation wave, having a left-handed transmission band on the low frequency side and a right-handed transmission band on the high frequency side. The characteristics of the CRLH line change depending on the frequency, and have the characteristics of a high-pass cutoff, a left-handed propagation band, a band gap, a right-handed propagation band, and a low-pass cutoff in order from the low frequency side to the high frequency side. The low-pass cutoff and the high-pass cutoff are caused by a finite number of unit elements. The cutoff wave number of a one-dimensional CRLH line having a periodic structure is π / a, which corresponds to a Bragg reflection condition.

位相速度(vp)、群速度(vg)、特性インピーダンスについて、βの絶対値が小さい場合には均質媒質近似が成り立ち、実効的な誘電率や透磁率を定義できるが、βの絶対値が大きい場合、波はブロッホ波としての効果が大きくなるため、周期構造として取り扱う。この周期構造の場合、線路の特性インピーダンスは一義的に決まらないが周期構造中のブロッホ波に対するインピーダンスZBは、図示のように算出される。ZL=(LL/CL1/2である。 For the phase velocity (v p ), group velocity (v g ), and characteristic impedance, a homogeneous medium approximation is established when the absolute value of β is small, and an effective dielectric constant and permeability can be defined, but the absolute value of β When is large, the wave is treated as a periodic structure because the effect as a Bloch wave increases. In the case of this periodic structure, the characteristic impedance of the line is not uniquely determined, but the impedance Z B for the Bloch wave in the periodic structure is calculated as shown. Z L = (L L / C L ) 1/2

図11は、実施の形態にかかるアンテナの周波数特性を示す図表である。横軸は周波数、縦軸は電圧定在波比(VSWR:Voltage Standing Wave Ratio)である。図示のように、上記寸法例(エレメント101のコイル長=450mm)によれば、MMの周波数帯に適合する211MHz付近に共振周波数を有するアンテナ100を得ることができる。   FIG. 11 is a chart illustrating frequency characteristics of the antenna according to the embodiment. The horizontal axis represents the frequency, and the vertical axis represents the voltage standing wave ratio (VSWR: Voltage Standing Wave Ratio). As shown in the figure, according to the above dimension example (the coil length of the element 101 = 450 mm), the antenna 100 having a resonance frequency in the vicinity of 211 MHz suitable for the MM frequency band can be obtained.

図12は、実施の形態にかかるサイズ別の周波数特性を示す図表である。横軸は周波数、縦軸は電圧定在波比(VSWR)である。エレメント101のコイル長を450mm(図11参照)〜90mm間で変更したときの各コイル長での共振周波数を示す。   FIG. 12 is a chart showing frequency characteristics by size according to the embodiment. The horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents voltage standing wave ratio (VSWR). The resonance frequency in each coil length when changing the coil length of the element 101 between 450 mm (refer FIG. 11)-90 mm is shown.

コイル長が450mmのとき最も低い共振周波数f0=211MHzとなり、コイル長が360mmではf0=263MHz、コイル長が180mmではf0=340MHz、コイル長が90mmではf0=430MHz付近となる。このように、コイル長を短くするほどf0が高周波側に移動する。すなわち、所望するf0に適合するエレメント101のコイル長を設定すれば任意のf0を得ることができる。このコイル長は、プリント基板上でのエレメント101の長さLを変更して得ることができる。   The lowest resonance frequency f0 = 211 MHz when the coil length is 450 mm, f0 = 263 MHz when the coil length is 360 mm, f0 = 340 MHz when the coil length is 180 mm, and f0 = 430 MHz when the coil length is 90 mm. Thus, as the coil length is shortened, f0 moves to the high frequency side. That is, an arbitrary f0 can be obtained by setting the coil length of the element 101 that matches the desired f0. This coil length can be obtained by changing the length L of the element 101 on the printed circuit board.

図13は、実施の形態にかかるアンテナを無線通信装置に搭載した状態を示す図である。無線通信装置は、例えばスマートフォンであり、筐体1300内部に多層のプリント基板1301が設けられる。多層のプリント基板1301は、例えば10層を有し、無線通信回路(不図示)が搭載される。そして、この多層のプリント基板1301の上部位置には、上記のアンテナ100が設けられる。   FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which the antenna according to the embodiment is mounted on the wireless communication device. The wireless communication device is a smartphone, for example, and a multilayer printed circuit board 1301 is provided inside the housing 1300. The multilayer printed board 1301 has, for example, 10 layers, and a wireless communication circuit (not shown) is mounted. The antenna 100 is provided at an upper position of the multilayer printed board 1301.

このアンテナ100は、例えば、上述したMM用のアンテナとして用いられる。そして、アンテナ100は、多層のプリント基板1301のうち3層(図3に示す第1層301〜第3層303)を用いて、上部エレメント101aと、SRR102と、下部エレメント101bとを設ける。アンテナ100は、上記寸法例では、長さL=50mm、幅W1=4mmと小型に形成することができ、多層のプリント基板1301上での搭載スペースをとらない。また、アンテナ100が小型であるため、多層のプリント基板1301上には、使用する周波数帯域(例えばDTV)に適合したサイズのアンテナ100をさらに設けることもできる。   The antenna 100 is used, for example, as the above-described MM antenna. The antenna 100 includes the upper element 101a, the SRR 102, and the lower element 101b by using three layers (the first layer 301 to the third layer 303 shown in FIG. 3) of the multilayer printed board 1301. The antenna 100 can be formed in a small size with a length L = 50 mm and a width W1 = 4 mm in the above dimension example, and does not take a mounting space on the multilayer printed board 1301. Further, since the antenna 100 is small, the antenna 100 having a size suitable for a frequency band to be used (for example, DTV) can be further provided on the multilayer printed board 1301.

図14は、実施の形態にかかるアンテナの他の構成例を示す斜視図である。図示の例では、基材1401として多層のテフロンを用いた構成例である。この図14に示した例では、図1と比べて側部エレメント101c,101d(ビアに相当)する部分の高さを小さくしている。このように、コイル状のエレメント101は、共振周波数f0に対応した所定のコイル長とすればよく、高さや幅、長さを任意に変更することができる。   FIG. 14 is a perspective view illustrating another configuration example of the antenna according to the embodiment. In the illustrated example, a multilayer Teflon is used as the base material 1401. In the example shown in FIG. 14, the heights of the side elements 101c and 101d (corresponding to vias) are made smaller than in FIG. As described above, the coil-shaped element 101 may have a predetermined coil length corresponding to the resonance frequency f0, and the height, width, and length can be arbitrarily changed.

さらに、基材1401自体を設けずに基材1401の部分を空気層とすることもできる。空気層とした場合、エレメント101を構成する上部エレメント101a、下部エレメント101b、側部エレメント101c,101dが自立可能な導体(導線)等で構成する。また、SRR102についても導体(導線)等で構成し、このSRR102がエレメント101が形成する内部空間に位置するよう、例えばエレメント101の両端等の一部に絶縁性の充填剤等の固定部材を設けてSRR102で支持する。   Further, the portion of the base material 1401 can be an air layer without providing the base material 1401 itself. In the case of an air layer, the upper element 101a, the lower element 101b, and the side elements 101c and 101d constituting the element 101 are configured by a conductor (conductor) or the like that can stand on its own. Further, the SRR 102 is also composed of a conductor (conductive wire) or the like, and a fixing member such as an insulating filler is provided at a part of the both ends of the element 101 so that the SRR 102 is located in the internal space formed by the element 101. And supported by SRR102.

図15は、実施の形態にかかるアンテナを無線通信装置に外付けした状態を示す図である。アンテナ100は、例えば、無線通信装置の筐体1300外部に外付けすることもできる。図示の例では、アンテナ100をRF同軸ケーブル1501を介して筐体1300のアンテナ端子に接続した構成例である。このように、アンテナ100を外付けの構成とすることにより、任意の場所にアンテナ100を設置できるとともに受信感度を向上できる。このほか、スマートフォンが基本通信機能に必要なアンテナだけを内蔵し、MMやDTVのアプリケーション動作用のアンテナ100を外付けする構成例にも対応できるようになる。   FIG. 15 is a diagram illustrating a state in which the antenna according to the embodiment is externally attached to the wireless communication device. For example, the antenna 100 can be externally attached to the outside of the housing 1300 of the wireless communication apparatus. In the illustrated example, the antenna 100 is connected to the antenna terminal of the housing 1300 via the RF coaxial cable 1501. In this manner, by using the antenna 100 as an external configuration, the antenna 100 can be installed at an arbitrary place and the receiving sensitivity can be improved. In addition, it is possible to cope with a configuration example in which the smartphone includes only the antenna necessary for the basic communication function and the antenna 100 for MM or DTV application operation is externally attached.

図16は、実施の形態にかかるアンテナを無線通信装置に外付けした状態の他の例を示す図である。図示の例では、アンテナ100を筐体1300の上部位置に設けた構成例である。図示のアンテナ100は、SRR102を棒状の基板上に形成する。そして、SRR102の基板に対し、金属の導体(導線)を用いてエレメント101をコイル状に巻回する。アンテナ100(エレメント101)の断面は、例えば円形状とすることができる。エレメント101である金属導体は所定の誘電率を有する外皮で覆い、SRR102と電気的に絶縁する。   FIG. 16 is a diagram illustrating another example of the state in which the antenna according to the embodiment is externally attached to the wireless communication device. In the illustrated example, the antenna 100 is provided in the upper position of the housing 1300. In the illustrated antenna 100, the SRR 102 is formed on a rod-shaped substrate. Then, the element 101 is wound around the substrate of the SRR 102 in a coil shape using a metal conductor (conductive wire). The cross section of the antenna 100 (element 101) can be, for example, circular. The metal conductor which is the element 101 is covered with an outer skin having a predetermined dielectric constant and is electrically insulated from the SRR 102.

このアンテナ100は、筐体1300に対して固定、あるいはアンテナ端子を介して着脱可能とすることができる。例えばMMやDTVのアプリケーション動作時にのみ筐体1300にアンテナ100を取り付けて使用することができる。なお、アンテナ100は、無線通信装置の筐体1300内部に設けておき(図13参照)、さらに他の周波数帯等のアンテナ100を外付け接続する構成とすることもできる。   The antenna 100 can be fixed to the housing 1300 or detachable via an antenna terminal. For example, the antenna 100 can be attached to the housing 1300 and used only when an MM or DTV application is operating. Note that the antenna 100 may be provided inside the housing 1300 of the wireless communication device (see FIG. 13), and the antenna 100 in another frequency band or the like may be externally connected.

以上説明した実施の形態によれば、コイル状のエレメントの内部空間にCRLHの原理を用いたSRRを設けたアンテナの構造とした。SRRは、リング状に形成されて所定のインダクタンスを有し、一端に形成したスリットにより所定の容量を有する。SRRに対してエレメントからの磁束が入射すると、SRRのリング上に入射磁場を打ち消す反抗磁場を作り、誘導電流が電磁誘導の原理に従い誘起され、スリットにより電流が遮断される。スリットの間隔で電荷が蓄積され、この容量により逆方向の電流となりLC共振器の閉回路を構成する。逆誘導電流により、反抗磁場で透磁率が変化しSRRの入射電磁波がSRRに共鳴し吸収される。吸収される作用は透磁率を変化させる効果になる。磁場吸収作用は透磁率が負になる効果となり、メタマテリアルの定義となる屈折率が負になり、SRRはメタマテリアル構造となる。このSRRは、エレメントに流れる電流により発生する磁束を分離する磁気壁として作用する。   According to the embodiment described above, the antenna structure is provided in which the SRR using the principle of CRLH is provided in the internal space of the coiled element. The SRR is formed in a ring shape and has a predetermined inductance, and has a predetermined capacity due to a slit formed at one end. When the magnetic flux from the element enters the SRR, a repulsive magnetic field that cancels the incident magnetic field is created on the ring of the SRR, the induced current is induced according to the principle of electromagnetic induction, and the current is cut off by the slit. Electric charges are accumulated at the interval of the slits, and this capacitance causes a reverse current to form a closed circuit of the LC resonator. Due to the reverse induced current, the permeability changes in the repulsive magnetic field, and the incident electromagnetic wave of the SRR resonates with the SRR and is absorbed. The absorbed action is an effect of changing the magnetic permeability. The magnetic field absorption effect is an effect that the permeability is negative, the refractive index that defines the metamaterial is negative, and the SRR has a metamaterial structure. This SRR acts as a magnetic wall that separates the magnetic flux generated by the current flowing through the element.

例えば、多層のプリント基板の第1層と第3層にエレメントの導電体パターンを形成し、第1層と第3層のエレメント間をビア接続して所定のコイル長を小さなスペースで形成でき、中間の第2層にSRRを形成できる。このように、薄厚のプリント基板上の導電体パターンでアンテナのエレメントを形成しても、SRRが上下層からの磁束による磁力を打ち消す作用を減衰させることができ、エレメントのインダクタンス量を変化させない効果を有する。また、多層のプリント基板を用いることで、小型ながら受信感度の向上を図ることができ、また、安価にアンテナを形成できる。   For example, the conductor pattern of the element can be formed on the first layer and the third layer of the multilayer printed circuit board, and the predetermined coil length can be formed in a small space by connecting vias between the elements of the first layer and the third layer. An SRR can be formed in the intermediate second layer. Thus, even if an antenna element is formed with a conductive pattern on a thin printed circuit board, the SRR can attenuate the action of canceling the magnetic force due to the magnetic flux from the upper and lower layers, and the effect of not changing the inductance amount of the element Have Further, by using a multilayer printed circuit board, the reception sensitivity can be improved despite being small, and an antenna can be formed at low cost.

また、アンテナの共振周波数は、エレメントおよびSRRのインダクタンス成分L(エレメントのコイル長とSRRの全長)および容量C(エレメントとSRR間の容量)に基づき定まる。これらエレメントおよびSRRが同一のプリント基板上に形成されるため、エレメントのコイル長をプリント基板上に形成した導電体パターンの領域(長さと幅)を変更させることで任意の共振周波数を簡単に得ることができる。特に、MMやDTVの比較的低周波数用のアンテナをプリント基板上の少ないスペースに設けることができるようになる。   The resonance frequency of the antenna is determined based on the inductance component L (element coil length and total length of SRR) and capacitance C (capacity between the element and SRR) of the element and SRR. Since these elements and SRR are formed on the same printed circuit board, an arbitrary resonance frequency can be easily obtained by changing the region (length and width) of the conductor pattern formed on the printed circuit board. be able to. In particular, a relatively low frequency antenna for MM and DTV can be provided in a small space on the printed circuit board.

そして、実施の形態の無線通信装置は、スマートフォンや携帯電話端末などの通信機器、コンピュータ装置などの各種無線通信装置に適用することができる。この無線通信装置に比較的低周波数のアンテナを設ける場合でも、小型化により機器内部にアンテナを設けることができるようになる。これにより、無線通信装置が通信周波数帯域に合わせて多数のアンテナを内蔵する構成でも、さらにMMやDTV等の低周波帯域のアンテナを機器内部に複数設けることができるようになる。   And the radio | wireless communication apparatus of embodiment is applicable to various radio | wireless communication apparatuses, such as communication apparatuses, such as a smart phone and a mobile telephone terminal, and a computer apparatus. Even when a relatively low-frequency antenna is provided in the wireless communication apparatus, the antenna can be provided inside the device due to downsizing. As a result, even if the wireless communication apparatus has a configuration in which a large number of antennas are built in accordance with the communication frequency band, a plurality of low frequency band antennas such as MM and DTV can be provided inside the apparatus.

また、実施の形態のアンテナを無線通信装置の外部に外付けする構造とした場合であっても、アンテナ自体が小型化できるため、取り扱いを容易にできる。また外付けにより設置場所を任意にでき、通信性能も向上できるようになる。   Even when the antenna according to the embodiment is configured to be externally attached to the outside of the wireless communication device, the antenna itself can be reduced in size, so that it can be handled easily. Also, the installation location can be arbitrarily set by external attachment, and the communication performance can be improved.

上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。   The following additional notes are disclosed with respect to the embodiment described above.

(付記1)コイル状に巻回されたエレメントと、
リング状に形成され、前記リングの一部に所定間隔のスリットを有して前記エレメントの内部空間に配置され、前記エレメントとの間に所定の容量を有するスプリットリング共振器と、
を備えたことを特徴とするアンテナ。
(Supplementary note 1) an element wound in a coil shape;
A split ring resonator which is formed in a ring shape, has slits at predetermined intervals in a part of the ring and is arranged in the internal space of the element, and has a predetermined capacity with the element;
An antenna comprising:

(付記2)前記エレメントと前記スプリットリング共振器との間に所定の誘電率を有する基材を設けたことを特徴とする付記1に記載のアンテナ。 (Supplementary note 2) The antenna according to supplementary note 1, wherein a base material having a predetermined dielectric constant is provided between the element and the split ring resonator.

(付記3)前記基材は、多層のプリント基板であり、
前記コイル状のエレメントは、前記プリント基板の上部層と下部層にそれぞれ形成した導電体パターンと、前記上部層および前記下部層の導電体パターンの端部を接続するビアと、からなり、
前記スプリットリング共振器は、前記プリント基板の中間層に形成した導電体パターンからなることを特徴とする付記2に記載のアンテナ。
(Additional remark 3) The said base material is a multilayer printed circuit board,
The coil-shaped element comprises a conductor pattern formed on each of an upper layer and a lower layer of the printed circuit board, and vias connecting ends of the conductor patterns of the upper layer and the lower layer,
The antenna according to appendix 2, wherein the split ring resonator includes a conductor pattern formed in an intermediate layer of the printed circuit board.

(付記4)前記スプリットリング共振器は、前記プリント基板の複数の中間層にそれぞれ形成した導電体パターンからなることを特徴とする付記3に記載のアンテナ。 (Supplementary note 4) The antenna according to supplementary note 3, wherein the split ring resonator includes conductor patterns respectively formed on a plurality of intermediate layers of the printed circuit board.

(付記5)前記プリント基板上に形成された前記エレメントおよび前記スプリットリング共振器の前記導電体パターンの長さに基づき所定の共振周波数を得ることを特徴とする付記3または4に記載のアンテナ。 (Supplementary note 5) The antenna according to Supplementary note 3 or 4, wherein a predetermined resonance frequency is obtained based on a length of the conductor pattern of the element formed on the printed circuit board and the split ring resonator.

(付記6)所定の電子回路が搭載される多層のプリント基板の一部の領域に、複数の層を用いて前記エレメントと前記スプリットリング共振器を設けたことを特徴とする付記3〜5のいずれか一つに記載のアンテナ。 (Supplementary note 6) The supplementary notes 3 to 5, wherein the element and the split ring resonator are provided using a plurality of layers in a partial region of a multilayer printed board on which a predetermined electronic circuit is mounted. The antenna as described in any one.

(付記7)前記基材を多層のテフロンで形成したことを特徴とする付記2〜6のいずれか一つに記載のアンテナ。 (Supplementary note 7) The antenna according to any one of supplementary notes 2 to 6, wherein the base material is formed of a multilayer Teflon.

(付記8)前記基材の部分を空気層とし、
前記エレメントおよび前記スプリットリング共振器を導線で形成し、前記エレメント内部空間に前記スプリットリング共振器の一部を保持する固定部材を設けたことを特徴とする付記2に記載のアンテナ。
(Additional remark 8) Let the part of the said base material be an air layer,
The antenna according to appendix 2, wherein the element and the split ring resonator are formed by conducting wires, and a fixing member for holding a part of the split ring resonator is provided in the internal space of the element.

(付記9)前記基材上に前記スプリットリング共振器の導電体パターンが形成され、
前記基材上に所定の誘電率を有する外皮で覆われた導線からなる前記エレメントをコイル状に巻回してなることを特徴とする付記2に記載のアンテナ。
(Supplementary note 9) A conductor pattern of the split ring resonator is formed on the base material,
The antenna according to appendix 2, wherein the element made of a conductive wire covered with an outer skin having a predetermined dielectric constant is wound in a coil shape on the base material.

(付記10)無線通信装置のアンテナ端子に外部接続可能なことを特徴とする付記1〜9のいずれか一つに記載のアンテナ。 (Supplementary note 10) The antenna according to any one of supplementary notes 1 to 9, wherein the antenna can be externally connected to an antenna terminal of a wireless communication device.

(付記11)付記1〜10のいずれか一つに記載されたアンテナと、前記アンテナを介して無線通信可能な無線通信回路と、を備えたことを特徴とする無線通信装置。 (Supplementary note 11) A wireless communication device comprising the antenna described in any one of supplementary notes 1 to 10 and a wireless communication circuit capable of performing wireless communication via the antenna.

100 アンテナ
101 エレメント
101A 一端(入力端子)
101a 上部エレメント
101b 下部エレメント
101c,101d 側部エレメント
102 スプリットリング共振器(SRR)
102b スリット
301 第1層
302 第2層
303 第3層
100 antenna 101 element 101A one end (input terminal)
101a Upper element 101b Lower element 101c, 101d Side element 102 Split ring resonator (SRR)
102b Slit 301 First layer 302 Second layer 303 Third layer

Claims (10)

コイル状に巻回されたエレメントと、
リング状に形成され、前記リングの一部に所定間隔のスリットを有して前記エレメントの内部空間に配置され、前記エレメントとの間に所定の容量を有するスプリットリング共振器と、
を備えたことを特徴とするアンテナ。
An element wound in a coil;
A split ring resonator which is formed in a ring shape, has slits at predetermined intervals in a part of the ring and is arranged in the internal space of the element, and has a predetermined capacity with the element;
An antenna comprising:
前記エレメントと前記スプリットリング共振器との間に所定の誘電率を有する基材を設けたことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。   The antenna according to claim 1, wherein a base material having a predetermined dielectric constant is provided between the element and the split ring resonator. 前記基材は、多層のプリント基板であり、
前記コイル状のエレメントは、前記プリント基板の上部層と下部層にそれぞれ形成した導電体パターンと、前記上部層および前記下部層の導電体パターンの端部を接続するビアと、からなり、
前記スプリットリング共振器は、前記プリント基板の中間層に形成した導電体パターンからなることを特徴とする請求項2に記載のアンテナ。
The substrate is a multilayer printed circuit board;
The coil-shaped element comprises a conductor pattern formed on each of an upper layer and a lower layer of the printed circuit board, and vias connecting ends of the conductor patterns of the upper layer and the lower layer,
The antenna according to claim 2, wherein the split ring resonator includes a conductor pattern formed in an intermediate layer of the printed circuit board.
前記スプリットリング共振器は、前記プリント基板の複数の中間層にそれぞれ形成した導電体パターンからなることを特徴とする請求項3に記載のアンテナ。   The antenna according to claim 3, wherein the split ring resonator is formed of a conductor pattern formed on each of a plurality of intermediate layers of the printed circuit board. 前記プリント基板上に形成された前記エレメントおよび前記スプリットリング共振器の前記導電体パターンの長さに基づき所定の共振周波数を得ることを特徴とする請求項3または4に記載のアンテナ。   5. The antenna according to claim 3, wherein a predetermined resonance frequency is obtained based on a length of the conductor pattern of the element formed on the printed circuit board and the split ring resonator. 6. 所定の電子回路が搭載される多層のプリント基板の一部の領域に、複数の層を用いて前記エレメントと前記スプリットリング共振器を設けたことを特徴とする請求項3〜5のいずれか一つに記載のアンテナ。   6. The element and the split ring resonator are provided using a plurality of layers in a partial region of a multilayer printed board on which a predetermined electronic circuit is mounted. Antenna described in one. 前記基材の部分を空気層とし、
前記エレメントおよび前記スプリットリング共振器を導線で形成し、前記エレメント内部空間に前記スプリットリング共振器の一部を保持する固定部材を設けたことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ。
The base portion is an air layer,
The antenna according to claim 2, wherein the element and the split ring resonator are formed by conducting wires, and a fixing member for holding a part of the split ring resonator is provided in the internal space of the element.
前記基材上に前記スプリットリング共振器の導電体パターンが形成され、
前記基材上に所定の誘電率を有する外皮で覆われた導線からなる前記エレメントをコイル状に巻回してなることを特徴とする請求項2に記載のアンテナ。
A conductor pattern of the split ring resonator is formed on the substrate,
3. The antenna according to claim 2, wherein the element made of a conductive wire covered with an outer skin having a predetermined dielectric constant is wound on the base material in a coil shape.
無線通信装置のアンテナ端子に外部接続可能なことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載のアンテナ。   The antenna according to any one of claims 1 to 8, wherein the antenna can be externally connected to an antenna terminal of the wireless communication device. 請求項1〜9のいずれか一つに記載されたアンテナと、前記アンテナを介して無線通信可能な無線通信回路と、を備えたことを特徴とする無線通信装置。   A wireless communication apparatus comprising: the antenna according to claim 1; and a wireless communication circuit capable of performing wireless communication via the antenna.
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