JP2003142937A - コプレーナ線路により構成されたループに微小ループを磁気結合させた構造をもつ小型平面アンテナ - Google Patents
コプレーナ線路により構成されたループに微小ループを磁気結合させた構造をもつ小型平面アンテナInfo
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- JP2003142937A JP2003142937A JP2001377925A JP2001377925A JP2003142937A JP 2003142937 A JP2003142937 A JP 2003142937A JP 2001377925 A JP2001377925 A JP 2001377925A JP 2001377925 A JP2001377925 A JP 2001377925A JP 2003142937 A JP2003142937 A JP 2003142937A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、従来のスロットループアンテナに比
べて、大幅な放射特性の改善、共振周波数の調整幅の拡
大、および単一周波アンテナと２周波共用アンテナの切
り替えが可能な共振特性を実現する。 【構成】高周波用基板の一方の面にコプレーナ線路を用
いてループを構成し、もう一方の面に励振用の微小ルー
プを配して、両者を磁気結合させた構造をもつアンテナ
であり、かつ、コプレーナ線路により構成されたループ
上の、励振点に対して対称な位置に、導体からなる短絡
用ワイヤと間隙を有する構造のアンテナである。
べて、大幅な放射特性の改善、共振周波数の調整幅の拡
大、および単一周波アンテナと２周波共用アンテナの切
り替えが可能な共振特性を実現する。 【構成】高周波用基板の一方の面にコプレーナ線路を用
いてループを構成し、もう一方の面に励振用の微小ルー
プを配して、両者を磁気結合させた構造をもつアンテナ
であり、かつ、コプレーナ線路により構成されたループ
上の、励振点に対して対称な位置に、導体からなる短絡
用ワイヤと間隙を有する構造のアンテナである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ミリ波・マイクロ
波通信などで用いられる高周波アンテナに関する。
波通信などで用いられる高周波アンテナに関する。
【０００２】
【従来技術】これまで高周波用アンテナとして広く用い
られてきたマイクロストリップパッチアンテナのような
高周波基板上に作成されるアンテナでは、方形パッチの
一辺が半波長に相当する共振を基本としてアンテナ動作
を得ていることから、アンテナ寸法が適用する波長に依
存するため、アンテナの開発にあたっては設計の自由度
が低く、アンテナの大型化は否めなかった。この問題を
解決する有力なアンテナとして、高周波基板上にループ
状の線路を配して、そのループ長を半波長とするような
共振を利用するスロットループアンテナがある。このア
ンテナは図２に示すように、高周波用基板の表面と裏面
に全長の等しいスロット線路をループ状に配し、一方の
ループは励振用コプレーナ線路に接続され、もう一方の
ループは一端を短絡し、基板の表裏を図２（ａ）、
（ｂ）に示すようにスルーホールで電気的に接続した構
造をもつアンテナである。このスロットループアンテナ
は、マイクロストリップパッチアンテナに比べて面積比
１／４程度にまでアンテナを小型化できるという特徴が
ある。（スロットループアンテナに関しては、例えば、
中村・北村・堀井・下代・澤らの論文‘ＣＰＷ給電を用
いたＤｕａｌ−ｐｌａｎｅ ＳｌｏｔＡｎｔｅｎｎａの
特性’，電子情報通信学会技術報告ＡＰ２０００−１８
２，ｐ．６９−７３，（２００１．１）．を参照。）
られてきたマイクロストリップパッチアンテナのような
高周波基板上に作成されるアンテナでは、方形パッチの
一辺が半波長に相当する共振を基本としてアンテナ動作
を得ていることから、アンテナ寸法が適用する波長に依
存するため、アンテナの開発にあたっては設計の自由度
が低く、アンテナの大型化は否めなかった。この問題を
解決する有力なアンテナとして、高周波基板上にループ
状の線路を配して、そのループ長を半波長とするような
共振を利用するスロットループアンテナがある。このア
ンテナは図２に示すように、高周波用基板の表面と裏面
に全長の等しいスロット線路をループ状に配し、一方の
ループは励振用コプレーナ線路に接続され、もう一方の
ループは一端を短絡し、基板の表裏を図２（ａ）、
（ｂ）に示すようにスルーホールで電気的に接続した構
造をもつアンテナである。このスロットループアンテナ
は、マイクロストリップパッチアンテナに比べて面積比
１／４程度にまでアンテナを小型化できるという特徴が
ある。（スロットループアンテナに関しては、例えば、
中村・北村・堀井・下代・澤らの論文‘ＣＰＷ給電を用
いたＤｕａｌ−ｐｌａｎｅ ＳｌｏｔＡｎｔｅｎｎａの
特性’，電子情報通信学会技術報告ＡＰ２０００−１８
２，ｐ．６９−７３，（２００１．１）．を参照。）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
でに提案されているループ共振型の小型平面アンテナに
おいては、共振周波数がループ長で決定付けられるた
め、共振周波数の広範囲な調整が不可能であり、アンテ
ナ設計における自由度が低いという問題点が残されてい
た。さらに、放射効率が低く、発射する電波の強さが比
較的弱く、実用性が低いという問題点もあった。
でに提案されているループ共振型の小型平面アンテナに
おいては、共振周波数がループ長で決定付けられるた
め、共振周波数の広範囲な調整が不可能であり、アンテ
ナ設計における自由度が低いという問題点が残されてい
た。さらに、放射効率が低く、発射する電波の強さが比
較的弱く、実用性が低いという問題点もあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、高周波用基板
の一方の面にコプレーナ線路を用いてループを構成し、
もう一方の面に励振用の微小ループを配して、両者を磁
気結合させた構造をもつことを特徴とする。また、前記
コプレーナ線路により構成されたループ上の、励振点に
対して対称な位置に、導体からなる短絡用ワイヤを設け
た構造を特徴とする。さらに、コプレーナ線路のループ
において、励振点に対して対称な位置に、間隙を設けた
場合には基本共振周波数付近に異なる２つの共振点が現
われ、いわゆる２周波共用アンテナとしての特性が得ら
れ、また、この間隙を設けない場合には１つの基本共振
周波数のみで動作する単一周波アンテナを得ることがで
きるといった特徴を有する。その上、微小ループにおい
て、その配置する位置を調整することにより、アンテナ
の共振周波数を大きく変化させることが可能な構造をも
つことを特徴としている。
の一方の面にコプレーナ線路を用いてループを構成し、
もう一方の面に励振用の微小ループを配して、両者を磁
気結合させた構造をもつことを特徴とする。また、前記
コプレーナ線路により構成されたループ上の、励振点に
対して対称な位置に、導体からなる短絡用ワイヤを設け
た構造を特徴とする。さらに、コプレーナ線路のループ
において、励振点に対して対称な位置に、間隙を設けた
場合には基本共振周波数付近に異なる２つの共振点が現
われ、いわゆる２周波共用アンテナとしての特性が得ら
れ、また、この間隙を設けない場合には１つの基本共振
周波数のみで動作する単一周波アンテナを得ることがで
きるといった特徴を有する。その上、微小ループにおい
て、その配置する位置を調整することにより、アンテナ
の共振周波数を大きく変化させることが可能な構造をも
つことを特徴としている。
【０００５】
【発明の実施形態】図１に本発明の基本構造を説明する
ための一実施例を示す。本発明は、図１（ａ）に示すよ
うに高周波基板上の表面にコプレーナ線路からなるルー
プ１を作成し、その裏面に図１（ｂ）に示すような励振
用の微小ループ６を配して、両者を磁気結合させてアン
テナとしての動作を得るものである。この微小ループの
一端は、スルーホール４を介して、接地導体面５に接続
されている。ループ１においては、励振点に対して対称
な位置に、導体からなる短絡用ワイヤ２を設ける。ま
た、ループ１の中心導体（ホットライン）上で、励振点
に対して対称な位置に間隙３を設け、この間隙３を開放
あるいは短絡することにより、２周波共用アンテナ（間
隙開放時）と単一周波アンテナ（間隙短絡時）の２種類
のアンテナ特性を実現する。さらに、ループ１に対し
て、微小ループ６の位置を前後左右に調整することによ
り、アンテナの動作周波数を広範囲に調整することが可
能である。図３に、ループ１上に設けた間隙３を開放し
たときの、アンテナの構造図（図３（ａ）、（ｂ））
と、差分時間領域法による理論解析によって得られたア
ンテナのリターンロス特性（図３（ｃ））を示す。その
結果、基本共振周波数付近に２つの共振が現れ、このア
ンテナが近接する２周波でアンテナとして動作すること
がわかる。図４に、ループ１上に設けた間隙３を同じ幅
の導体で短絡したときの、アンテナの構造図（図４
（ａ）、（ｂ））と、差分時間領域法による理論解析に
よって得られたアンテナのリターンロス特性（図４
（ｃ））を示す。その結果、単一の周波数において共振
が得られ、アンテナとしての動作が得られていることが
わかる。図５に、ループ１に対して、微小ループ６の位
置のみを変化させたときの、微小ループ６の配置図（図
５（ａ）、（ｂ）、（ｃ））と、このときのリターンロ
ス特性の理論解析結果（図５（ｄ））を示す。なお、ル
ープ１の形状および寸法は図４（ａ）と同じである。ま
た、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はいずれも、図４
（ｂ）の微小ループ部分を拡大した図を意味している。
微小ループ６の全長を９．０ｍｍとして評価した結果、
図５（ａ）の場合には共振周波数１．６６４６ＧＨｚ
を、図５（ｂ）の場合には共振周波数は１．４９２５Ｇ
Ｈｚを、図５（ｃ）の場合には共振周波数１．４３０７
ＧＨｚを、それぞれ得ており、微小ループ６の配置を変
更することにより、共振周波数を大幅に調整が可能であ
ることがわかる。次に、従来型（図２）と本発明に係る
アンテナについての放射電力の違いを実験的に評価する
ため、図６に示すようなシステムを組み立て、実験を行
った。すなわち、受信アンテナと被測定アンテナを４ｍ
の距離をおいて対向させ，信号発生器（０ｄＢｍ出力）
からアンテナの共振周波数に対応する周波数の信号を被
測定アンテナに送り、これより放射される電波を受信ア
ンテナで受信し、その受信電力をスペクトラムアナライ
ザにて精度良く測定した結果，従来型のスロットループ
アンテナでは−４８．３３ｄＢｍであるのに対して、図
１に示す本発明のアンテナでは−３０．１７ｄＢｍと大
幅に受信電力が改善される結果を得た。最後に、本明細
書では、表面・裏面と記載しているが、これは高周波基
板の２つの面を区別するために便宜上用いたものであ
り、どちらのループを配した面が表面であっても裏面で
あっても良いことを付け加える。
ための一実施例を示す。本発明は、図１（ａ）に示すよ
うに高周波基板上の表面にコプレーナ線路からなるルー
プ１を作成し、その裏面に図１（ｂ）に示すような励振
用の微小ループ６を配して、両者を磁気結合させてアン
テナとしての動作を得るものである。この微小ループの
一端は、スルーホール４を介して、接地導体面５に接続
されている。ループ１においては、励振点に対して対称
な位置に、導体からなる短絡用ワイヤ２を設ける。ま
た、ループ１の中心導体（ホットライン）上で、励振点
に対して対称な位置に間隙３を設け、この間隙３を開放
あるいは短絡することにより、２周波共用アンテナ（間
隙開放時）と単一周波アンテナ（間隙短絡時）の２種類
のアンテナ特性を実現する。さらに、ループ１に対し
て、微小ループ６の位置を前後左右に調整することによ
り、アンテナの動作周波数を広範囲に調整することが可
能である。図３に、ループ１上に設けた間隙３を開放し
たときの、アンテナの構造図（図３（ａ）、（ｂ））
と、差分時間領域法による理論解析によって得られたア
ンテナのリターンロス特性（図３（ｃ））を示す。その
結果、基本共振周波数付近に２つの共振が現れ、このア
ンテナが近接する２周波でアンテナとして動作すること
がわかる。図４に、ループ１上に設けた間隙３を同じ幅
の導体で短絡したときの、アンテナの構造図（図４
（ａ）、（ｂ））と、差分時間領域法による理論解析に
よって得られたアンテナのリターンロス特性（図４
（ｃ））を示す。その結果、単一の周波数において共振
が得られ、アンテナとしての動作が得られていることが
わかる。図５に、ループ１に対して、微小ループ６の位
置のみを変化させたときの、微小ループ６の配置図（図
５（ａ）、（ｂ）、（ｃ））と、このときのリターンロ
ス特性の理論解析結果（図５（ｄ））を示す。なお、ル
ープ１の形状および寸法は図４（ａ）と同じである。ま
た、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はいずれも、図４
（ｂ）の微小ループ部分を拡大した図を意味している。
微小ループ６の全長を９．０ｍｍとして評価した結果、
図５（ａ）の場合には共振周波数１．６６４６ＧＨｚ
を、図５（ｂ）の場合には共振周波数は１．４９２５Ｇ
Ｈｚを、図５（ｃ）の場合には共振周波数１．４３０７
ＧＨｚを、それぞれ得ており、微小ループ６の配置を変
更することにより、共振周波数を大幅に調整が可能であ
ることがわかる。次に、従来型（図２）と本発明に係る
アンテナについての放射電力の違いを実験的に評価する
ため、図６に示すようなシステムを組み立て、実験を行
った。すなわち、受信アンテナと被測定アンテナを４ｍ
の距離をおいて対向させ，信号発生器（０ｄＢｍ出力）
からアンテナの共振周波数に対応する周波数の信号を被
測定アンテナに送り、これより放射される電波を受信ア
ンテナで受信し、その受信電力をスペクトラムアナライ
ザにて精度良く測定した結果，従来型のスロットループ
アンテナでは−４８．３３ｄＢｍであるのに対して、図
１に示す本発明のアンテナでは−３０．１７ｄＢｍと大
幅に受信電力が改善される結果を得た。最後に、本明細
書では、表面・裏面と記載しているが、これは高周波基
板の２つの面を区別するために便宜上用いたものであ
り、どちらのループを配した面が表面であっても裏面で
あっても良いことを付け加える。
【０００６】
【発明の効果】以上、本発明によれば、コプレーナ線路
により構成されたループに微小ループを磁気結合させる
ことにより、従来型スロットループアンテナに比べて、
大幅な放射特性の改善を実現することが可能となる。ま
た、コプレーナ線路のループ上の、励振点に対して対称
な位置に、間隙を設け、これを開放あるいは短絡するこ
とにより、２周波共用アンテナあるいは単一周波アンテ
ナとして、用途に合った設計および利用が可能となる。
さらに、微小ループにおいて、その配置する位置を調整
することにより、アンテナの共振周波数を変化させるこ
とが可能であり、アンテナ設計における自由度を大幅に
拡大できる。
により構成されたループに微小ループを磁気結合させる
ことにより、従来型スロットループアンテナに比べて、
大幅な放射特性の改善を実現することが可能となる。ま
た、コプレーナ線路のループ上の、励振点に対して対称
な位置に、間隙を設け、これを開放あるいは短絡するこ
とにより、２周波共用アンテナあるいは単一周波アンテ
ナとして、用途に合った設計および利用が可能となる。
さらに、微小ループにおいて、その配置する位置を調整
することにより、アンテナの共振周波数を変化させるこ
とが可能であり、アンテナ設計における自由度を大幅に
拡大できる。
【図１（ａ）】本発明の基本構造を説明するためのアン
テナの表面図。
テナの表面図。
【図１（ｂ）】本発明の基本構造を説明するためのアン
テナの裏面図。
テナの裏面図。
【図２（ａ）】従来例のアンテナの表面図。
【図２（ｂ）】従来例のアンテナの裏面図。
【図３（ａ）】図１の基本構造において、ループ１上に
設けた間隙３を開放したときのアンテナの表面図。
設けた間隙３を開放したときのアンテナの表面図。
【図３（ｂ）】図１の基本構造において、ループ１上に
設けた間隙３を開放したときのアンテナの裏面図。
設けた間隙３を開放したときのアンテナの裏面図。
【図３（ｃ）】図３（ａ）、（ｂ）に示す実施例におけ
る理論解析によるリターンロス特性。
る理論解析によるリターンロス特性。
【図４（ａ）】図１の基本構造において、ループ１上に
設けた間隙３を短絡したときのアンテナの表面図。
設けた間隙３を短絡したときのアンテナの表面図。
【図４（ｂ）】図１の基本構造において、ループ１上に
設けた間隙３を短絡したときのアンテナの裏面図。
設けた間隙３を短絡したときのアンテナの裏面図。
【図４（ｃ）】図４（ａ）、（ｂ）に示す実施例におけ
る理論解析によるアンテナのリターンロス特性。
る理論解析によるアンテナのリターンロス特性。
【図５（ａ）】図１の基本構造において、ループ１に対
して微小ループ６の配置を変化させたときの微小ループ
部の拡大図。
して微小ループ６の配置を変化させたときの微小ループ
部の拡大図。
【図５（ｂ）】図１の基本構造において、ループ１に対
して微小ループ６の配置を変化させたときの微小ループ
部の拡大図。
して微小ループ６の配置を変化させたときの微小ループ
部の拡大図。
【図５（ｃ）】図１の基本構造において、ループ１に対
して微小ループ６の配置を変化させたときの微小ループ
部の拡大図。
して微小ループ６の配置を変化させたときの微小ループ
部の拡大図。
【図５（ｄ）】図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の実施例に
おける理論解析によるアンテナのリターンロス特性。
おける理論解析によるアンテナのリターンロス特性。
【図６】 本発明と従来型アンテナの放射効率の測
定法を示す図。
定法を示す図。
Claims (4)
- 【請求項１】高周波用基板の一方の面にコプレーナ線路
を用いてループを構成し、もう一方の面に励振用の微小
ループを配して、両者を磁気結合させた構造をもつこと
を特徴とする小型平面アンテナ。 - 【請求項２】特許請求項第１項に記載されたコプレーナ
線路により構成されたループ上の、励振点に対して対称
な位置に、導体からなる短絡用ワイヤを設けた構造を特
徴とする特許請求項第１項に記載されたアンテナ。 - 【請求項３】特許請求項第１項に記載されたコプレーナ
線路のループにおいて、励振点に対して対称な位置に、
間隙を設けた場合には基本共振周波数付近に異なる２つ
の共振点が現われ、またこの間隙を設けない場合には１
つの基本共振周波数のみを得ることを特徴とする特許請
求項第１項に記載されたアンテナ。 - 【請求項４】特許請求項第１項に記載された微小ループ
において、その配置する位置を調整することにより、ア
ンテナの共振周波数を変化させることが可能な構造をも
つことを特徴とする特許請求項第１項に記載されたアン
テナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001377925A JP2003142937A (ja) | 2001-11-05 | 2001-11-05 | コプレーナ線路により構成されたループに微小ループを磁気結合させた構造をもつ小型平面アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001377925A JP2003142937A (ja) | 2001-11-05 | 2001-11-05 | コプレーナ線路により構成されたループに微小ループを磁気結合させた構造をもつ小型平面アンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003142937A true JP2003142937A (ja) | 2003-05-16 |
Family
ID=19185782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001377925A Pending JP2003142937A (ja) | 2001-11-05 | 2001-11-05 | コプレーナ線路により構成されたループに微小ループを磁気結合させた構造をもつ小型平面アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003142937A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007055113A1 (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | スロットアンテナ |
| CN100448101C (zh) * | 2004-10-15 | 2008-12-31 | 乐金电子(中国)研究开发中心有限公司 | 移动通信终端的宽频带天线 |
| US10211541B2 (en) | 2016-11-02 | 2019-02-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Antenna device |
-
2001
- 2001-11-05 JP JP2001377925A patent/JP2003142937A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100448101C (zh) * | 2004-10-15 | 2008-12-31 | 乐金电子(中国)研究开发中心有限公司 | 移动通信终端的宽频带天线 |
| WO2007055113A1 (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | スロットアンテナ |
| US7397439B2 (en) | 2005-11-10 | 2008-07-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Slot antenna |
| US10211541B2 (en) | 2016-11-02 | 2019-02-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Antenna device |
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