JP2004064282A

JP2004064282A - Dual band antenna and configuration method thereof, and 3-band antenna

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Publication number: JP2004064282A
Application number: JP2002217984A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Nakase; 仲瀬　一彦
Original assignee: Sansei Denki KK
Current assignee: Sansei Denki KK
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-26
Also published as: JP4121799B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple, small-sized, and inexpensive antenna capable of being resonated at wavelengths λ<SB>01</SB>and λ<SB>02</SB>. <P>SOLUTION: The antenna comprises: an L-shaped antenna element 4 resonated at a wavelength of λ<SB>01</SB>/4; and an L-shaped antenna element 3 resonated at a wavelength of λ<SB>02</SB>/4, and an input terminal of an exciter 2 is connected to a high frequency circuit (not shown). The λ<SB>02</SB>/4 antenna element 3 is coupled via a static capacitor C<SB>2</SB>to an open end 2b whose current is substantially zero when a standing wave with a wavelength λ<SB>02</SB>is applied to the exciter 2. Further, the λ<SB>01</SB>/4 antenna element 4 is coupled via a static capacitor C<SB>1</SB>to an intermediate point 2c whose current of the third harmonic is zero when the standing wave with a wavelength λ<SB>01</SB>is applied to the exciter 2. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数百メガヘルツないし数ギガヘルツの周波数帯で送，受信するに好適で、特に、小型に構成し得る２バンドアンテナ、および３バンドアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のアンテナは、携帯タイプの電話機や無線ＬＡＮのために有用であり、小形化，高利得化などの改良が続けられている。
小形化させるために、アンテナに対して電波の全波長に共振させる代りに、（すなわち、全波長の定在波を乗せる代りに）１／４波長に共振させることは、以前から広く行なわれている。
以上に述べた１／４波長で共振するアンテナ（つまり、電気的長さλ／４のアンテナの特性を改善するために励振器を設けることも公知である。
しかしながら小型，高利得で、しかも任意の２種類の波長に共振する２バンドアンテナ（デュアルバンドアンテナ）は、未だ公知になっていない。
（注）波長がλ／４の奇数倍を為す複数種類の電波に共振させる技術は初歩的なものであって従来から公知であるが、任意の２種類，３種類の波長に共振させることは非常に難しい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
小形，高利得，低コストのデュアルバンドアンテナとして、図４に模式図として示された構成が有効である。
これは、本発明者が創作し、本出願人によって別途出願中の未公知の発明（特願２００１−１８６１３５号）である。以下、未公知の先願という。
励振器２の入力端２ａは高周波回路８に接続されている。
電気的長さλ_０１／４のＬ字形アンテナ素子４の開放端が、励振器の出力端２ｂに対して静電容量結合ｃ_１されている。
また、電気的長さλ_０２／４のＬ字形アンテナ素子３の開放端も、上記励振器出力端２ｂに対して静電容量結合ｃ_２されている。
ここで、前記の励振器２をして、任意の波長λ_０１に対しても任意の波長λ_０２に対しても有効に作用させるための調整手段として、該励振器２の１部分（符号２ｅを付して示した部分）を、グランド７に対向させる。すなわち静電容量を形成させてローディングする。
【０００４】
以上に図４を参照して説明した未公知の先願に係る発明によると、小形，高利得，低コストのデュアルバンドアンテナを構成することができる。
しかし、励振器にグランド対向部２ｅを形成しなければならないので、このデュアルバンドアンテナ（図４）は、その背の高さ寸法Ｈが、やや高くなる。
また、グランド７と、グランド対向部２ｅと、λ_０１Ｌ字形アンテナ素子４とを主体的に配列しなければならないので、製造における加工の工数が比較的多目になる。
本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、前記未公知の先願に係るデュアルバンドアンテナとは異なる基本的原理により、いっそう小型で、構造が簡単で、しかも、２バンドにも３バンドにも対応し得るマルチバンドアンテナを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために創作した本発明の基本的な原理について、その実施形態に対応する図１を参照して略述すると次のとおりである。
すなわち、波長λ_０１と波長λ_０２とに共振し得る小形で簡単な低コストのアンテナを提供するため、
図のように、λ_０１／４で共振するＬ字形アンテナ素子４と、λ_０２／４で共振するＬ字形アンテナ素子３とを構成するとともに、励振器２の入力端を図外の高周波回路に接続する。励振器２に波長λ_０２の定在波を乗せたとき必然的に電流ゼロとなる開放端２ｂに対して、前記λ_０２アンテナ素子３を静電容量ｃ_２を介して結合する。さらに、前記励振器２に波長λ_０１の定在波を乗せたとき第３高周波の電流がゼロとなる中間２ｃに対して、λ_０１／４アンテナ素子４を、静電容量ｃ_１を介して結合する。
【０００６】
以上に説明した基本的原理に基づいて、請求項１に係るデュアルバンドアンテナの構成方法、λ_０１＜λ_０２なる２種類の波長に共振するデュアルバンドアンテナを構成する方法において、
片方の端を高周波回路に接続される励振器（２）を設け、
１端を接地された、電気的長さλ_０２／４のアンテナ素子（３）の開放端を、前記励振器の開放端（２ｂ）に対向，離間させて静電容量（ｃ_２）を形成するとともに、
１端を接地された、電気的長さλ_０１／４のアンテナ素子（４）の開放端を、『前記励振器の入力端（２ａ）と開放端（２ｂ）との中間に位置し、定在波の電流がゼロとなる箇所（２ｃ）付近』に対向，離間させて静電容量（ｃ_１）を形成することを特徴とする。
以上に説明した請求項１の発明方法によると、
λ_０１の電波とλ_０２の電波とに共通の１個の励振器を用いて、この励振器にλ_０１の定在波を乗せたとき、該励振器の入力端と開放端との中間に電流ゼロの点が発生し、この電流ゼロの点の電圧が最大であることを利用してλ_０１／４アンテナ素子を静電容量結合するという新規な技術的思想により、デュアルバンドアンテナを構成することができる。なおλ_０２（長い方の波長）については、従来技術に類似した構成（励振器の開放端に対してλ／４アンテナ素子を静電容量結合）を用いれば良い。
【０００７】
請求項２に係る発明方法の構成は、前記請求項１の発明方法の構成要件に加えて、（図１参照）、前記の励振器（２）、λ_０２／４アンテナ素子（３）、およびλ_０１／４アンテナ素子（４）のそれぞれを、基板（１）の面に、導通パターンによって形成することを特徴とする。
以上に説明した請求項２の発明を適用すると、前記請求項１の発明方法に用いられる主要な構成部材が、プリント基板の導通パターンとして形成されるので、工業的生産に適し、高精度の構成部材相互を高精度の位置関係に配列して、低コストで製造することができる。
【０００８】
請求項３の発明方法の構成は、前記請求項１または請求項２の発明の構成要件に加えて（図１参照）前記の励振器を、メアンダーライン形の導電体によって形成するとともに、前記の『入力端と出力端との間で、電流がゼロとなる箇所（２ｃ）』を、該励振器の開放端（２ｂ）の反対側に位置する折り返し点付近に設定することを特徴とする。
以上に説明した請求項３の発明方法は、メアンダーライン形の励振器の形状，寸法を設計的に工夫することによって実施することができ、
該励振器を中央部近傍に位置せしめて、その両側それぞれにλ_０１／４アンテナ素子とλ_０２／４アンテナ素子とを配置して、当該デュアルバンドアンテナ装置の全体を細長い小型に構成することができる。
【０００９】
請求項４に係る発明方法の構成は、前記請求項１ないし請求項３の発明方法の構成要件に加えて、前記２箇所の静電容量（ｃ_１，ｃ_２）を増減調節して、その少なくとも何れか片方の静電容量値を、ほぼ『密結合状態と疎結合状態との中間の臨界結合状態』ならしめることによって同調周波数帯域を拡大することを特徴とする。
以上に説明した請求項４の発明方法を適用して、静電容量結合の疎密の度合を臨界結合状態に調節すると、同調周波数帯域の幅が大きくなる。
【００１０】
請求項５の発明方法の構成は、前記請求項１ないし請求項４の構成要件に加えて、（図１参照）、同軸ケーブルもしくは同軸コネクタの中心導体を、前記励振器の入力端（２ａ）に接続導通せしめるとともに、
上記同軸ケーブルもしくは同軸コネクタの外部導体を接地することを特徴とする。
以上に説明した請求項５の発明方法によると、構成されるデュアルバンドアンテナ装置を高周波回路に対して迅速かつ容易に接続することができる。
その結果、デュアルバンドアンテナ装置が１個の独立した商品として市場に流通することができる。
こうした特性は、アンテナ専門メーカーの分業独立性を確乎たるものとする。
また、通信機メーカーは、供給されたデュアルバンドアンテナ装置を通信機の中へ容易に組み込むことができる。
【００１１】
請求項６に係るデュアルバンドアンテナの構成は、λ_０１＜λ_０２なる２種類の波長に共振するデュアルバンドアンテナにおいて、
λ_０１に対して３／４波長または５／４波長で共振するとともに、λ_０２に対して１／４波長で共振する励振器（２）と、
λ_０１に対して１／４波長で共振するλ_０１／４アンテナ素子（４）と、
λ_０２に対して１／４波長で共振するλ_０２／４アンテナ素子（３）とが設けられており、
前記λ_０２／４アンテナ素子（３）の１端が接地されるとともに、該アンテナ素子（３）の開放端が前記励振器（２）の開放端（２ｂ）に対して静電容量（ｃ_２）を介して結合され、
かつ、前記λ_０１／４アンテナ素子（４）の１端が接地されるとともに、該アンテナ素子（４）の開放端が前記励振器（２）の『入力端（２ａ）と開放端（２ｂ）との中間に位置する、λ_０１の定在波の電流がゼロの点（２ｃ）』に対して静電容量（ｃ_１）を介して結合されていることを特徴とする。
以上に説明した請求項６に係るデュアルバンドアンテナは、１個の励振器が２種類の波長のそれぞれに対して機能を果たすことができるので、少ない構成部品点数で、小形，軽量，低コストで、しかも２種類の波長のそれぞれに共振することができる。
【００１２】
請求項７に係る発明の構成は、前記請求項６のデュアルバンドアンテナの構成要件に加えて（図１参照）、前記の励振器（２）と、λ_０１／４アンテナ素子（４）と、λ_０２／４アンテナ素子（３）とが、共通の基板（１）に、導通パターンによって形成されていることを特徴とする。
以上に説明した請求項７の発明によると、請求項６に係るデュアルバンドアンテナの主要な構成部材が、共通のプリント基板上に導通パターンとして形成された構造であるから大量生産に適している。
すなわち、プリント基板技術を応用して、主要構成部材を高精度，低コストで構成することができる。
【００１３】
請求項８に係る発明の構成は前記請求項７のデュアルバンドアンテナの構成に加えて、（図１参照）前記の基板（１）は細長い形状、好ましくは長方形をなし、その長さ方向の片方にλ_０１／４アンテナ素子（４）が配置されるとともに、
他方の端にλ_０２／４アンテナ素子（３）が配置され、
かつ、上記双方のアンテナ素子に挟まれて、基板（１）の中央部の付近に、前記の励振器（２）が配置されており、
前記の細長い基板（１）の長辺の１つに『グランド板（７）に装着し得る金属フレーム（６）』が取付けられていて、
上記金属フレーム（６）によって、基板（１）が、グランド板（７）に対してほぼ直角に支持される構造であることを特徴とする。
以上に説明した請求項８の発明によると、デュアルバンドアンテナ装置全体が細長い基板の上に取り纏められて小型に形成され、しかも、グランド板に対して機械的に装着し易く、かつ、機械的装着によって電気的に接続（接地）される。
【００１４】
請求項９に係る発明の構成は、前記請求項８のデュアルバンドアンテナの構成に加えて、（図１参照）前記の励振器（２）が、メアンダーライン形状の導電部材によって形成されており、
かつ、上記励振器の開放端（２ｂ）が、『該励振器が配置されている区域の中で、細長い基板（１）の片方の端に近い側』に位置するとともに、
上記励振器の電流ゼロの点（２ｃ）が、上記細長い基板の他方の端に近い側に位置していることを特徴とする。
以上に説明した請求項９の発明によると、１個の励振器と、２個の１／４波長アンテナ素子のそれぞれとを、合理的に都合よく配置して静電容量結合することができる。
すなわち、励振器を静電容量結合すべき２箇所（電流ゼロの点）が、該励振器が配設されている区域を挟んで互いに反対側に位置しているので、該２箇所のそれぞれを、異なる１／４波長アンテナ素子に対向させるに好都合である。
【００１５】
請求項１０に係る発明の構成は、前記請求項８または請求項９の構成要件に加えて、（図１参照）、同軸ケーブル（５）または同軸コネクタ（５ｃ）の中心導体が前記励振器（２）の入力端（２ａ）に接続導通されるとともに、
上記同軸ケーブル（５）または同軸ケーブルコネクタ（５ｃ）の外部導体が、前記金属フレーム（７）に接続導通されていることを特徴とする。
以上に説明した請求項１０の発明によると、当該デュアルバンドアンテナを、通信機に対して迅速かつ容易に組み込んで電気的に接続することができる。
その結果、デュアルバンドアンテナ装置が１個の独立した商品として市場流通性を有することとなり、アンテナメーカーと通信機器メーカーとの分業化を促進して、アンテナ産業の発展に寄与することができる。
【００１６】
請求項１１に係る３バンドアンテナの構成は、λ_０３＜λ_０４＜λ_０５なる３種類の波長に共振する３バンドアンテナにおいて、
λ_０３に対して５／４波長で共振し、λ_０４に対して３／４波長で共振し、λ_０５に対して１／４波長で共振する励振器（９）と、
λ_０３に対して１／４波長で共振するλ_０３／４アンテナ素子（１０）と、
λ_０４に対して１／４波長で共振するλ_０４／４アンテナ素子（１１）と、
λ_０５に対して１／４波長で共振するλ_０５／４アンテナ素子（１２）とが設けられており、
前記λ_０５／４アンテナ素子（１２）の開放端が前記励振器の開放端（９ｂ）に対して静電容量（ｃ_５）を介して結合され、
λ_０４／４アンテナ素子（１１）の開放端が『前記励振器にλ_０４の定在波が乗ったとき電流がゼロとなる点（９ｄ）に対して静電容量（ｃ_４）を介して結合され、
λ_０３／４アンテナ素子（１０）の開放端が『前記励振器にλ_０３の定在波が乗ったとき電流がゼロとなる点（９ｃ）に対して静電容量（ｃ_３）を介して結合されていることを特徴とする。
以上に説明した請求項１１の発明によると、小型，軽量かつ構造簡単で、しかも製作コストが低廉な３バンドアンテナを構成することができる。このような効果は「励振器に第５高調波の定在波を乗せたときに現出する３箇所の電流ゼロの点（その内１箇所は開放端）のそれぞれに対して１／４波長アンテナ素子を静電容量結合する」という新規な構成によって達成されたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るデュアルバンドアンテナの１実施形態の斜視図である。ただし、読図を容易ならしめるよう、プリント基板１の表面に形成された導通パターンに斑点を付してある。
なお、上記の斑点を付された導通パターンは、実物においては基板１の向う側の、隠れている側の面に形成してあるが、図を簡明ならしめるため手前側に在るように描いてある。
本図１の構成の詳細については、作用原理を一通り説明した後に述べる。
この実施形態における主要な構成部分は、励振器２と、λ_０２／４で共振するＬ字形のアンテナ素子３と、λ_０１／４で共振するＬ字形のアンテナ素子４とであって、いずれも基板１の導通パターンによって形成されている。
【００１８】
図２は、本発明に係るデュアルバンドアンテナの作動原理説明図である。
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、定在波の図示や読図を容易ならしめるため、励振器２を１本の直線で表してある。
これらの図に示したように、励振器２の１端２ａは高周波回路８に接続されて入力端となる。他端２ｂは開放端である。
（図２（Ａ），（Ｂ）参照）励振器２を、波長λ_０２の電波の１／４波長に共振させると、定在波ｆ_０２の電流分布は鎖線で示したようになる。
その開放端２ｂは、電流ゼロ、電圧最大の点となる。この電流ゼロ点２ｂに対して図２（Ｂ）のように、λ_０２／４で共振するＬ字状のアンテナ素子を結合すると、波長λ_０２の電流を送，受信するに適したアンテナとして機能する。
図２（Ａ），（Ｂ）を参照して、λ_０２に関して以上に述べたところは公知の技術である。本発明の特徴的な構成・作用は次の段落に述べるとおりである。
【００１９】
（図２（Ａ）参照）前記励振器２に、前記の波長λ_０２の電波の第３高調波を共振させると、その定在波ｆ_０１は破線で描いたようになり、該励振器の開放端と入力端との間の中間の位置に電流ゼロ点２ｃが発生する。この電流ゼロの点２ｃは電圧最大（開放端とほぼ等しい電圧）となる。
そこで図２（Ｂ）のように、この電流ゼロ点に対してλ_０１／４で共振するＬ字形のアンテナ素子（λ_０１／４アンテナ）を結合すると、波長λ_０１の電波を送，受信するに適したアンテナとして機能する。このようにして、２種類の波長の送，受信が可能なデュアルバンドアンテナが形成される。
なお、作動原理のみを考えれば、前記Ｌ字形のアンテナ素子は必ずしもＬ字形でなくても良い。特にＬ字形アンテナ素子を用いるのは、当該デュアルバンドアンテナ装置全体として小形に構成するためである。
【００２０】
前掲の図２（Ａ），（Ｂ）は、基本的な作動原理の要点のみを説明するため、極度に模式化して描いてあった。
これを、もう少し実体図に近づけると図２（Ｃ），（Ｄ）のようになる。これらの図は変則的な分解図であって、（Ｃ）は波長λ_０１の電波を送受信する部分を実線で描き、（Ｄ）は波長λ_０２の電波を送受信する部分を実線で描いてある。
励振器２は、本図２（Ｃ），（Ｄ）に示すように、その電流ゼロ点２ｃをλ_０１／４アンテナの開放端に対向離間させて静電容量ｃ_１を形成して結合させてある。
さらに、該励振器２の開放端２ｂは、本図２（Ｄ）に示すように、λ_０２／４アンテナの開放端に対向離間させて静電容量ｃ_２を形成して結合させてある。
【００２１】
図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照して以上に説明したところによって、２種類の波長λ_０１と、波長λ_０２とに共振し得る原理は解明されたが、これだけでは実用に供することが困難である。すなわち、λ_０１とλ_０２との比が１：３でなければならない（図２（Ａ）参照）。こうした制約に捉われることなく、任意の波長に共振させることが要望される。（例えば無線ＬＡＮ用として２．４ＧＨｚと５．２ＧＨｚとに共振させることが望まれている）。
図４に示した未公知の先願に係るデュアルバンドアンテナにおいては、グランド対向部２ｅを形成することによって励振器をローディングした。
本実施形態においては図２（Ｅ）に示すように、励振器２を概要的にメアンダーライン形（別名ジグザグ形）に形成して該励振器２をローディングし、その形状を僅かに変化させて共振状態を調節し、所望の波長λ_０１と波長λ_０２とに共振させる。
詳しくは、λ_０２に対して１／２波長で共振させるとともに、λ_０２に対して３／４波長で共振させる。
【００２２】
励振器２には予め梯子形バイパス２ｄ，２ｅを設けてあり、これを削り取ることによって迅速かつ容易に共振状態を調節することができるようになっている。
さらに前記梯子形バイパス２ｄ，２ｅを削ったり残したりする工夫によって、該メアンダーライン形励振器２（図２（Ｅ））の開放端２ｂと電流ゼロ点２ｃとのそれぞれを「該励振器２が設置されている区域」の左右両端に持ってくる（これは設計・試作段階での話しである）。なお、この場合の左右方向とは、図１に示した細長い基板１の長手方向に対応する。これにより、３つの主要構成部材であるところの励振器と、λ_０１／４アンテナ素子と、λ_０２／４アンテナ素子とが細長い基板の上に合理的に配列できるようになる。
【００２３】
前記静電結合ｃ_１やｃ_２の値は、アンテナの同調特性に影響を及ぼす。すなわち、結合を比較的疎にすると、すなわち静電容量を小さくすると、当該１／４波長アンテナの同調特性は単峰状となる。（疎に過ぎると利得が低下するので、所望の利得が得られる範囲内で結合を疎にした場合の話しである）。
また、上記の結合を密にすると、すなわち静電容量を大きくすると、当該１／４波長アンテナの同調特性は双峰状となる。
上記の静電容量結合の疎・密の度合を中間の程度ならしめると、同調特性は平頂状となる。この状態を臨界結合という。詳しくは、平頂部の幅が最大の状態を臨界結合状態という。
本実施形態においては、静電容量を臨界結合状態に調整した。このように構成すると、同調周波数帯域の幅が広くなる。本発明を実施する際、複数の静電結合箇所の容量を、それぞれ任意に設定することができる。
【００２４】
図２（Ｅ）に模式的に示した実施形態を実体的に描くと図１のとおりである。
細長いプリント基板１の長辺に沿って金属フレーム６が装着されており、この金属フレーム６はグランド板７に設置されている。
λ_０２／４アンテナ素子３およびλ_０１／４アンテナ素子４それぞれの開放端は励振器２に対して静電容量結合され、他端は金属フレーム６を介してグランド板７に接地されている。
同軸ケーブル５の中心導体５ａは励振器２の入力端２ａに接続導通され、外部導体５ｂは金属フレーム６に接続導通されている。上記同軸ケーブル５の他端には同軸ケーブルコネクタ５ｃが装着されている。
図示を省略するが、上記と異なる実施形態として、同軸ケーブルコネクタ５ｃの中心端子を直接的に励振器入力端２ａに接続するとともに、該同軸ケーブルコネクタ５ｃの外部端子を金属フレーム６に接続しても良い。
【００２５】
図１および図２を参照して、以上に２バンドアンテナの作動原理および実施形態を説明した。次に、図３を参照して３バンドアンテナについて説明する。
図３（Ａ）は、比較対照のために示した２バンドアンテナの作動原理図であって、前掲の図２（Ａ）を同様の図面である。
図３（Ｂ）は、同図（Ａ）と比較するように描いた３バンドアンテナの作動原理図である。
図３（Ａ）においては基本波の１／４波長と、第３高調波の３／４波長とが定在波を形成している。このため電流ゼロ点２ｃが現出している。
図３（Ｂ）においては基本波の１／４波長と、第５高調波の５／４波長とが定在波を形成しており、このため２箇所の電流ゼロ点２ｉ，２ｊが現出している。
上記２箇所の電流ゼロ点２ｉ，２ｊと、開放端２ｂとは、電流値ゼロで電圧値最大の点である。これらの３点それぞれに対して、３種類のアンテナ素子を結合させることによって３バンドアンテナが構成される。
なお（図３（Ｂ）参照）励振器において『電流値ゼロとなる開放端２ｂ』と、『λ／４の奇数倍（３λ／４，５λ／４）で電流値ゼロとなる２点（２ｉ，２ｊ）の何れか片方』とを用いて２バンドアンテナを構成することもできる。
図３（Ｃ）は３バンドアンテナの実体的な模式図である。
励振器９の入力端９ａは高周波回路に接続されている。
上記励振器９の開放端９ａに対しては、λ_０５／４アンテナ素子１２の開放端が、静電容量ｃ_５を介して結合されている。
（注）先に述べたように、λ_０５＞λ_０４＞λ_０３である。
先に述べた（Ｂ）図の電流ゼロ点２ｉに対応する、（Ｃ）図の電流ゼロ点９ｄに対して、λ_０４／４アンテナ素子１１が、静電容量ｃ_４を介して結合され、
同様に、もう一つの電流ゼロ点９ｃ（前記電流ゼロ点２ｊに対応）に対して、λ_０３／４アンテナ素子１０が、静電容量ｃ_３を介して結合されている。
【００２６】
以上のようにして、３種類の波長λ_０３，同λ_０４，および同λ_０５のそれぞれに共振する３バンドアンテナが構成される。
３バンドアンテナを設計，製作する実情の条件は一般に、通信機メーカーからアンテナメーカーに対して所望の波長λ_０３，λ_０４，λ_０５を与えられる。
そこでアンテナメーカーの専門技術者は励振器９をメアンダーライン形に試作し、そのローディング状態を手直し修正して、与えられた設計条件（波長）に合致させる。
適正な試作品が出来れば、プリント基板の加工技術を適用して、高精度の同等品を低コストで大量生産することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上に本発明の実施形態を挙げてその構成，作用を明らかならしめたように、請求項１の発明方法によると、
λ_０２の電波とに共通の１個の励振器を用いて、この励振器にλ_０１の定在波を乗せたとき、該励振器の入力端と開放端との中間に電流ゼロの点が発生し、この電流ゼロの点の電圧が最大であることを利用してλ_０１／４アンテナ素子を静電容量結合するという新規な技術的思想により、デュアルバンドアンテナを構成することができる。なおλ_０２（長い方の波長）については、従来技術に類似した構成（励振器の開放端に対してλ／４アンテナ素子を静電容量結合）を用いれば良い。
【００２８】
請求項２の発明を適用すると、前記請求項１の発明方法に用いられる主要な構成部材が、プリント基板の導通パターンとして形成されるので、工業的生産に適し、高精度の構成部材相互を高精度の位置関係に配列して、低コストで製造することができる。
請求項３の発明方法は、メアンダーライン形の励振器の形状，寸法を設計的に工夫することによって実施することができ、
該励振器を中央部近傍に位置せしめて、その両側それぞれにλ_０１／４アンテナ素子とλ_０２／４アンテナ素子とを配置して、当該デュアルバンドアンテナ装置の全体を細長い小型に構成することができる。
【００２９】
請求項４の発明方法を適用して、静電容量結合の疎密の度合を臨界結合状態に調節すると、同調周波数帯域の幅が大きくなる。
以上に説明した請求項５の発明方法によると、構成されるデュアルバンドアンテナ装置を高周波回路に対して迅速かつ容易に接続することができる。
その結果、デュアルバンドアンテナ装置が１個の独立した商品として市場に流通することができる。
【００３０】
請求項６に係るデュアルバンドアンテナは、１個の励振器が２種類の波長のそれぞれに対して機能を果たすことができるので、少ない構成部品点数で、小形，軽量，低コストで、しかも２種類の波長のそれぞれに共振することができる。
請求項７の発明によると、請求項６に係るデュアルバンドアンテナの主要な構成部材が、共通のプリント基板上に導通パターンとして形成された構造であるから大量生産に適している。
すなわち、プリント基板技術を応用して、主要構成部材を高精度，低コストで構成することができる。
請求項８の発明によると、デュアルバンドアンテナ装置全体が細長い基板の上に取り纏められて小型に形成され、しかも、グランド板に対して機械的に装着し易く、かつ、機械的装着によって電気的に接続（接地）される。
【００３１】
請求項９の発明によると、１個の励振器と、２個の１／４波長アンテナ素子のそれぞれとを、合理的に都合よく配置して静電容量結合することができる。
すなわち、励振器を静電容量結合すべき２箇所（電流ゼロの点）が、該励振器が配設されている区域を挟んで互いに反対側に位置しているので、該２箇所のそれぞれを、異なる１／４波長アンテナ素子に対向させるに好都合である。
請求項１０の発明によると、当該デュアルバンドアンテナを、通信機に対して迅速かつ容易に組み込んで電気的に接続することができる。
【００３２】
請求項１１の発明によると、小型，軽量かつ構造簡単で、しかも製作コストが低廉なる３バンドアンテナを構成することができる。このような効果は「励振器に第５高調波の定在波を乗せたときに現出する３箇所の電流ゼロの点（その内１箇所は開放端）のそれぞれに対して１／４波長アンテナ素子を静電容量結合する」という新規な構成によって達成されたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るデュアルバンドアンテナの１実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るデュアルバンドアンテナの作用原理を説明するための模式図である。
【図３】本発明に係る３バンドアンテナの作用原理を説明するための模式図である。
【図４】未公知の先願に係るデュアルバンドアンテナの模式図である。
【符号の説明】
１・・・プリント基板、２・・・励振器、２ａ・・・入力端、２ｂ・・・開放端、２ｃ・・・電流値がゼロとなる中間の点、２ｄ・・・バイパスライン、２ｅ・・・グランド対向部、２ｉ，２ｊ・・・電流ゼロの点、３・・・λ_０２／４アンテナ素子、４・・・λ_０１／４アンテナ素子、５・・・同軸ケーブル、５ａ・・・中心導体、５ｂ・・・外部導体、５ｃ・・・同軸ケーブルコネクタ、６・・・金属フレーム、７・・・グランド板、８・・・高周波回路、９・・・励振器、９ａ・・・入力端、９ｂ・・・開放端、９ｃ，９ｄ・・・電流ゼロの点、１０・・・λ_０３／４アンテナ素子、１１・・・λ_０４／４アンテナ素子、１２・・・λ_０５／４アンテナ素子。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-band antenna and a three-band antenna which are suitable for transmitting and receiving signals in a frequency band of several hundred megahertz to several gigahertz, and which can be formed in a small size.
[0002]
[Prior art]
This type of antenna is useful for portable telephones and wireless LANs, and improvements such as miniaturization and high gain are being continued.
In order to reduce the size of the antenna, instead of resonating the antenna at all wavelengths of the radio wave, that is, resonating at a quarter wavelength (instead of carrying a standing wave of all wavelengths) has been widely used for a long time. I have.
It is also known to provide an exciter to improve the characteristics of an antenna that resonates at a quarter wavelength described above (that is, an antenna having an electrical length of λ / 4).
However, a two-band antenna (dual-band antenna) that is small, has a high gain, and resonates at two arbitrary wavelengths has not yet been known.
(Note) The technique of resonating with a plurality of types of radio waves whose wavelength is an odd multiple of λ / 4 is rudimentary and well-known, but resonating with any two or three types of wavelengths is not known. extremely difficult.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As a compact, high-gain, low-cost dual-band antenna, the configuration shown in the schematic diagram of FIG. 4 is effective.
This is an unknown invention (Japanese Patent Application No. 2001-186135) created by the present inventors and separately filed by the present applicant. Hereinafter, it is referred to as an unknown prior application.
The input terminal 2 a of the exciter 2 is connected to the high-frequency circuit 8.
Electrical length λ ₀₁ The open end of the L-shaped antenna element 4 is coupled to the output end 2b of the exciter by capacitive coupling c. ₁ Have been.
Also, the electrical length λ ₀₂ The open end of the L-shaped antenna element 3 is also coupled to the output end 2b of the exciter by capacitive coupling c. ₂ Have been.
Here, the above-described exciter 2 is used to generate an arbitrary wavelength λ. ₀₁ For any wavelength λ ₀₂ As an adjusting means for effectively acting on the ground, a part of the exciter 2 (a part indicated by reference numeral 2e) is opposed to the ground 7. That is, loading is performed by forming a capacitance.
[0004]
According to the invention according to the previously-unknown prior application described with reference to FIG. 4, a small-sized, high-gain, low-cost dual-band antenna can be configured.
However, since the ground opposing portion 2e must be formed on the exciter, the height H of the dual-band antenna (FIG. 4) is slightly higher.
Also, the ground 7, the ground opposing portion 2e, and λ ₀₁ Since the L-shaped antenna element 4 and the L-shaped antenna element 4 must be mainly arranged, the number of processing steps in manufacturing becomes relatively large.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is based on a basic principle different from that of the previously unknown dual-band antenna according to the prior application. And a multi-band antenna capable of supporting three bands.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The basic principle of the present invention created to achieve the above object will be briefly described below with reference to FIG. 1 corresponding to the embodiment.
That is, the wavelength λ ₀₁ And wavelength λ ₀₂ To provide a small, simple and low-cost antenna that can resonate with
As shown, λ ₀₁ L-shaped antenna element 4 resonating at / 4, λ ₀₂ An L-shaped antenna element 3 resonating at / 4 is formed, and the input terminal of the exciter 2 is connected to a high-frequency circuit (not shown). Exciter 2 has wavelength λ ₀₂ When the standing wave is placed on the open end 2b, the current of which inevitably becomes zero, ₀₂ The antenna element 3 has a capacitance c ₂ To join through. Further, a wavelength λ is applied to the exciter 2. ₀₁ When the intermediate wave 2c at which the current of the third high frequency becomes zero when the standing wave of ₀₁ / 4 antenna element 4 has a capacitance c ₁ To join through.
[0006]
The method for configuring a dual band antenna according to claim 1, based on the basic principle described above, λ ₀₁ <Λ ₀₂ In a method of configuring a dual band antenna that resonates at two different wavelengths,
An exciter (2) having one end connected to a high-frequency circuit;
Electrical length λ with one end grounded ₀₂ The open end of the ４ antenna element (3) is opposed to and separated from the open end (2b) of the exciter so that the capacitance (c ₂ )
Electrical length λ with one end grounded ₀₁ The open end of the アンテナ antenna element (4) is referred to as “between the input end (2a) and the open end (2b) of the exciter and near the point (2c) where the standing wave current becomes zero. ], And the capacitance (c ₁ ) Is formed.
According to the method of the first aspect described above,
λ ₀₁ Radio wave and λ ₀₂ Using a single exciter common to the radio wave of ₀₁ When a standing wave is applied, a point of zero current is generated between the input end and the open end of the exciter, and by utilizing the fact that the voltage at the zero current point is the maximum, ₀₁ A dual-band antenna can be configured by a new technical idea of capacitively coupling a / 4 antenna element. Note that λ ₀₂ Regarding the (longer wavelength), a configuration similar to the related art (capacitive coupling of a λ / 4 antenna element to the open end of the exciter) may be used.
[0007]
The configuration of the invention method according to claim 2 includes, in addition to the components of the invention method of claim 1, (see FIG. 1), the exciter (2), λ ₀₂ / 4 antenna element (3), and λ ₀₁ Each of the / 4 antenna elements (4) is formed by a conductive pattern on the surface of the substrate (1).
When the invention of claim 2 described above is applied, the main constituent members used in the method of the invention of claim 1 are formed as conductive patterns on a printed circuit board. By arranging the members in a highly accurate positional relationship, the members can be manufactured at low cost.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the constituent features of the first or second aspect of the present invention (see FIG. 1), the exciter is formed by a meander line-shaped conductor. The point (2c) where the current becomes zero between the input end and the output end is set near the turning point opposite to the open end (2b) of the exciter. .
The above-described method according to the third aspect of the present invention can be implemented by designing and designing the shape and dimensions of the meanderline type exciter,
With the exciter positioned near the center, λ ₀₁ / 4 antenna element and λ ₀₂ By disposing the ４ antenna element, the whole of the dual band antenna device can be configured to be elongated and small.
[0009]
The configuration of the invention method according to claim 4 is the same as that of the invention method according to claims 1 to 3, except that the capacitance (c ₁ , C ₂ ) Is increased or decreased to make the capacitance value of at least one of them approximately equal to the "critical coupling state between the tightly coupled state and the loosely coupled state" to thereby extend the tuning frequency band. I do.
When the degree of the capacitive coupling is adjusted to the critical coupling state by applying the method of the fourth aspect described above, the width of the tuning frequency band is increased.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the constituent elements of the first to fourth aspects, the center conductor of the coaxial cable or the coaxial connector is connected to the input terminal (2a) of the exciter (see FIG. 1). And make it conductive.
The outer conductor of the coaxial cable or the coaxial connector is grounded.
According to the method of the present invention described above, the dual band antenna device can be quickly and easily connected to the high-frequency circuit.
As a result, the dual-band antenna device can be distributed on the market as one independent product.
These characteristics ensure the independence of division of labor of antenna manufacturers.
Further, the communicator manufacturer can easily incorporate the supplied dual-band antenna device into the communicator.
[0011]
The configuration of the dual band antenna according to claim 6 is λ ₀₁ <Λ ₀₂ In a dual band antenna that resonates at two different wavelengths,
λ ₀₁ Resonates at 3/4 wavelength or 5/4 wavelength with respect to ₀₂ An exciter (2) that resonates at 1/4 wavelength with respect to
λ ₀₁ Resonates at 1/4 wavelength with respect to ₀₁ / 4 antenna element (4),
λ ₀₂ Resonates at 1/4 wavelength with respect to ₀₂ / 4 antenna element (3) is provided,
The λ ₀₂ One end of the アンテナ antenna element (3) is grounded, and the open end of the antenna element (3) has a capacitance (c ₂ )
And the λ ₀₁ One end of the / 4 antenna element (4) is grounded, and the open end of the antenna element (4) is located between the input end (2a) and the open end (2b) of the exciter (2). Λ ₀₁ Point (2c) at which the current of the standing wave of zero is zero ” ₁ ).
In the dual-band antenna according to claim 6 described above, one exciter can function for each of two wavelengths, so that the number of components is small, the size is small, the weight is low, and the cost is low. In addition, it can resonate at each of the two wavelengths.
[0012]
According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the configuration requirements of the dual band antenna of the sixth aspect (see FIG. 1), the exciter (2) includes: ₀₁ / 4 antenna element (4) and λ ₀₂ The アンテナ antenna element (3) is formed on the common substrate (1) by a conductive pattern.
According to the seventh aspect of the present invention described above, the main components of the dual band antenna according to the sixth aspect have a structure formed as a conductive pattern on a common printed circuit board, which is suitable for mass production.
That is, by applying the printed circuit board technology, the main constituent members can be configured with high accuracy and low cost.
[0013]
The structure of the invention according to claim 8 is, in addition to the structure of the dual band antenna according to claim 7, (see FIG. 1). The substrate (1) has an elongated shape, preferably a rectangular shape, and one of the lengthwise directions. To λ ₀₁ / 4 antenna element (4) is arranged,
Λ at the other end ₀₂ / 4 antenna element (3) is arranged,
And the exciter (2) is disposed near the center of the substrate (1) between the two antenna elements,
A metal frame (6) that can be mounted on the ground plate (7) is attached to one of the long sides of the elongated substrate (1),
The substrate (1) is characterized in that it is supported by the metal frame (6) at a substantially right angle to the ground plate (7).
According to the eighth aspect of the present invention described above, the entire dual-band antenna device is integrated on an elongated substrate, is formed in a small size, is easily mechanically mounted on a ground plate, and is mechanically mounted. Are electrically connected (grounded).
[0014]
According to a ninth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the dual band antenna of the eighth aspect, the exciter (2) is formed of a meander-line-shaped conductive member (see FIG. 1). ,
And the open end (2b) of the exciter is located on “the side closer to one end of the elongated substrate (1) in the area where the exciter is arranged”;
A point (2c) at which the current of the exciter is zero is located on a side near the other end of the elongated substrate.
According to the ninth aspect of the present invention, one exciter and each of two quarter-wave antenna elements can be rationally and conveniently arranged and capacitively coupled.
That is, since two places (points of zero current) where the exciter is to be capacitively coupled are located on opposite sides of the area where the exciter is arranged, each of the two places is connected to each other. This is convenient for facing different quarter-wave antenna elements.
[0015]
According to a tenth aspect of the present invention, in addition to the constituent features of the eighth or ninth aspect (see FIG. 1), the center conductor of the coaxial cable (5) or the coaxial connector (5c) is provided with the exciter ( 2) connected to the input terminal (2a) and
An outer conductor of the coaxial cable (5) or the coaxial cable connector (5c) is connected to and conductive to the metal frame (7).
According to the tenth aspect described above, the dual-band antenna can be quickly and easily assembled and electrically connected to a communication device.
As a result, the dual-band antenna device has market distribution as one independent product, and can promote the division of labor between the antenna manufacturer and the communication device manufacturer, thereby contributing to the development of the antenna industry.
[0016]
The configuration of the three-band antenna according to claim 11 is λ ₀₃ <Λ ₀₄ <Λ ₀₅ In a three-band antenna that resonates at three different wavelengths,
λ ₀₃ Resonates at ５ wavelength, and λ ₀₄ Resonates at 3/4 wavelength with respect to ₀₅ An exciter (9) that resonates at 1/4 wavelength with respect to
λ ₀₃ Resonates at 1/4 wavelength with respect to ₀₃ / 4 antenna element (10),
λ ₀₄ Resonates at 1/4 wavelength with respect to ₀₄ / 4 antenna element (11),
λ ₀₅ Resonates at 1/4 wavelength with respect to ₀₅ / 4 antenna element (12) is provided,
The λ ₀₅ The open end of the ４ antenna element (12) has a capacitance (c) with respect to the open end (9b) of the exciter. ₅ )
λ ₀₄ When the open end of the / 4 antenna element (11) ₀₄ The point (9d) where the current becomes zero when the standing wave of ₄ )
λ ₀₃ The open end of the / 4 antenna element (10) ₀₃ The point (9c) where the current becomes zero when the standing wave of ₃ ).
According to the eleventh aspect described above, a three-band antenna that is small, lightweight, simple in structure, and inexpensive to manufacture can be configured. Such an effect is described as follows. For each of three current zero points (one of which is open end) appearing when the fifth harmonic standing wave is put on the exciter, a quarter wavelength The antenna element is capacitively coupled ".
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of a dual band antenna according to the present invention. However, spots are added to the conductive patterns formed on the surface of the printed circuit board 1 to facilitate the reading.
Note that the spotted conductive pattern is formed on the surface on the hidden side opposite to the substrate 1 in the actual product, but is drawn on the front side for simplification of the drawing. is there.
The details of the configuration in FIG. 1 will be described after a brief description of the operation principle.
The main components in this embodiment are an exciter 2 and λ ₀₂ L-shaped antenna element 3 resonating at / 4 ₀₁ And an L-shaped antenna element 4 that resonates at / 4, each of which is formed by a conduction pattern of the substrate 1.
[0018]
FIG. 2 is a diagram illustrating the operation principle of the dual band antenna according to the present invention.
2 (A) and 2 (B), the exciter 2 is represented by one straight line in order to facilitate the illustration and reading of the standing wave.
As shown in these figures, one end 2a of the exciter 2 is connected to the high frequency circuit 8 and serves as an input end. The other end 2b is an open end.
(See FIGS. 2 (A) and 2 (B).) ₀₂ Resonating to a quarter wavelength of the radio wave of ₀₂ Is as shown by the chain line.
The open end 2b is a point where the current is zero and the voltage is maximum. As shown in FIG. 2B, the current zero point 2b is λ ₀₂ When an L-shaped antenna element resonating at / 4 is coupled, the wavelength λ ₀₂ It functions as an antenna suitable for transmitting and receiving current.
Referring to FIGS. 2A and 2B, λ ₀₂ The above is a known technique. The characteristic configuration and operation of the present invention are as described in the next paragraph.
[0019]
(See FIG. 2 (A)) The wavelength λ is applied to the exciter 2. ₀₂ Resonating the third harmonic of the radio wave of ₀₁ Is represented by a broken line, and a current zero point 2c is generated at an intermediate position between the open end and the input end of the exciter. The point 2c at which the current is zero has a maximum voltage (a voltage almost equal to the open end).
Therefore, as shown in FIG. ₀₁ L-shaped antenna element (λ ₀₁ / 4 antenna), the wavelength λ ₀₁ It functions as an antenna suitable for transmitting and receiving radio waves. In this way, a dual band antenna capable of transmitting and receiving two kinds of wavelengths is formed.
In consideration of only the operation principle, the L-shaped antenna element does not necessarily have to be L-shaped. In particular, the L-shaped antenna element is used to make the dual-band antenna device as a whole compact.
[0020]
FIGS. 2 (A) and 2 (B) are extremely schematically drawn in order to explain only the essential points of the basic operation principle.
If this is brought closer to the actual diagram, it becomes as shown in FIGS. 2 (C) and 2 (D). These figures are irregular exploded views, and (C) shows the wavelength λ. ₀₁ The part that transmits and receives the radio wave is drawn with a solid line, and (D) shows the wavelength λ. ₀₂ The part that transmits and receives the radio wave is drawn by a solid line.
The exciter 2 sets the current zero point 2c to λ as shown in FIGS. ₀₁ The capacitance c is set to be opposed to and separated from the open end of the / 4 antenna. ₁ Are formed and combined.
Further, as shown in FIG. 2 (D), the open end 2b of the ₀₂ The capacitance c is set to be opposed to and separated from the open end of the / 4 antenna. ₂ Are formed and combined.
[0021]
As described above with reference to FIGS. 2A to 2D, two types of wavelengths λ ₀₁ And the wavelength λ ₀₂ Although the principle that can resonate has been elucidated, it is difficult to put it to practical use with this alone. That is, λ ₀₁ And λ ₀₂ Must be 1: 3 (see FIG. 2A). It is desired to resonate at an arbitrary wavelength without being bound by such restrictions. (For example, it is desired to resonate at 2.4 GHz and 5.2 GHz for a wireless LAN).
In the dual band antenna according to the previously unknown application shown in FIG. 4, the exciter was loaded by forming the ground opposing portion 2e.
In the present embodiment, as shown in FIG. 2 (E), the exciter 2 is schematically formed in a meandering line shape (also called a zigzag shape), the exciter 2 is loaded, and its shape is slightly changed. To adjust the resonance state to obtain the desired wavelength λ. ₀₁ And wavelength λ ₀₂ And resonate.
Specifically, λ ₀₂ And resonate at 波長 wavelength, ₀₂ Is resonated at ３ wavelength.
[0022]
The exciter 2 is provided with ladder-type bypasses 2d and 2e in advance, and the resonance state can be quickly and easily adjusted by cutting off the ladder-type bypasses.
Further, the open end 2b and the current zero point 2c of the meander line type exciter 2 (FIG. 2 (E)) are respectively set to "the exciter 2 At the left and right ends of the area where the is installed (this is a story at the design and prototype stage). Note that the left-right direction in this case corresponds to the longitudinal direction of the elongated substrate 1 shown in FIG. Thus, the exciter, which is the three main components, and λ ₀₁ / 4 antenna element and λ ₀₂ / 4 antenna elements can be reasonably arranged on an elongated substrate.
[0023]
The electrostatic coupling c ₁ And c ₂ Affects the tuning characteristics of the antenna. That is, when the coupling is made relatively sparse, that is, when the capacitance is reduced, the tuning characteristic of the quarter-wave antenna becomes unimodal. (Because the gain is reduced if it is too sparse, it is a case where the coupling is made sparse within a range where a desired gain can be obtained).
When the coupling is made dense, that is, when the capacitance is increased, the tuning characteristic of the quarter-wave antenna becomes bimodal.
If the degree of the above-mentioned sparse / dense capacitance coupling is set at an intermediate level, the tuning characteristic becomes flat-topped. This state is called critical coupling. Specifically, the state where the width of the flat top is maximum is referred to as the critical coupling state.
In the present embodiment, the capacitance is adjusted to the critical coupling state. With this configuration, the width of the tuning frequency band is widened. In practicing the present invention, the capacitances of a plurality of electrostatic coupling points can be arbitrarily set.
[0024]
FIG. 1 schematically shows the embodiment schematically shown in FIG.
A metal frame 6 is mounted along a long side of the elongated printed board 1, and the metal frame 6 is installed on a ground plate 7.
λ ₀₂ / 4 antenna element 3 and λ ₀₁ The open end of each / 4 antenna element 4 is capacitively coupled to the exciter 2, and the other end is grounded to the ground plate 7 via the metal frame 6.
The center conductor 5a of the coaxial cable 5 is connected and connected to the input end 2a of the exciter 2, and the outer conductor 5b is connected and connected to the metal frame 6. The other end of the coaxial cable 5 is provided with a coaxial cable connector 5c.
Although not shown, as an embodiment different from the above, the center terminal of the coaxial cable connector 5c is connected directly to the exciter input terminal 2a, and the external terminal of the coaxial cable connector 5c is connected to the metal frame 6. Is also good.
[0025]
The operation principle and the embodiment of the two-band antenna have been described above with reference to FIGS. Next, a three-band antenna will be described with reference to FIG.
FIG. 3A is an operation principle diagram of a two-band antenna shown for comparison and is similar to FIG. 2A described above.
FIG. 3B is an operation principle diagram of the three-band antenna drawn so as to be compared with FIG.
In FIG. 3A, a 1/4 wavelength of the fundamental wave and a 3/4 wavelength of the third harmonic form a standing wave. Therefore, a current zero point 2c appears.
In FIG. 3B, 1/4 wavelength of the fundamental wave and 5/4 wavelength of the fifth harmonic form a standing wave, and therefore, two current zero points 2i and 2j appear. ing.
The two current zero points 2i and 2j and the open end 2b are points where the current value is zero and the voltage value is the maximum. A three-band antenna is formed by coupling three types of antenna elements to each of these three points.
(See FIG. 3 (B).) In the exciter, “the open end 2b at which the current value becomes zero” and “two points (2i) at which the current value becomes zero at an odd multiple of λ / 4 (3λ / 4, 5λ / 4)” , 2j)) to form a two-band antenna.
FIG. 3C is a substantial schematic diagram of a three-band antenna.
The input terminal 9a of the exciter 9 is connected to a high frequency circuit.
For the open end 9a of the exciter 9, λ ₀₅ The open end of the / 4 antenna element 12 has a capacitance c ₅ Are coupled through.
(Note) As mentioned earlier, λ ₀₅ > Λ ₀₄ > Λ ₀₃ It is.
With respect to the current zero point 9d in FIG. (C) corresponding to the current zero point 2i in FIG. ₀₄ / 4 antenna element 11 has capacitance c ₄ Are joined through
Similarly, for another current zero point 9c (corresponding to the current zero point 2j), λ ₀₃ / 4 antenna element 10 has capacitance c ₃ Are coupled through.
[0026]
As described above, three types of wavelengths λ ₀₃ , Λ ₀₄ , And λ ₀₅ Are resonated with each other to form a three-band antenna.
In general, the actual conditions for designing and manufacturing a three-band antenna are as follows. ₀₃ , Λ ₀₄ , Λ ₀₅ Is given.
Therefore, an expert technician of the antenna maker prototypes the exciter 9 in a meandering line shape, corrects and corrects the loading state, and conforms to a given design condition (wavelength).
If an appropriate prototype can be made, high-precision equivalent products can be mass-produced at low cost by applying printed circuit board processing technology.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, the configuration and operation of the embodiment of the present invention have been clarified.
λ ₀₂ Using a single exciter common to the radio wave of ₀₁ When a standing wave is applied, a point of zero current is generated between the input end and the open end of the exciter, and by utilizing the fact that the voltage at the zero current point is the maximum, ₀₁ A dual-band antenna can be configured by a new technical idea of capacitively coupling a / 4 antenna element. Note that λ ₀₂ Regarding the (longer wavelength), a configuration similar to the related art (capacitive coupling of a λ / 4 antenna element to the open end of the exciter) may be used.
[0028]
When the invention of claim 2 is applied, the main constituent members used in the method of claim 1 are formed as conductive patterns on a printed circuit board, so that they are suitable for industrial production and have high precision between the constituent members. It can be manufactured at low cost by arranging them in an accurate positional relationship.
The method according to the third aspect of the present invention can be implemented by designing and designing the shape and dimensions of the meander line type exciter,
With the exciter positioned near the center, λ ₀₁ / 4 antenna element and λ ₀₂ By disposing the ４ antenna element, the whole of the dual band antenna device can be configured to be elongated and small.
[0029]
When the degree of the capacitive coupling is adjusted to the critical coupling state by applying the method of the fourth aspect, the width of the tuning frequency band is increased.
According to the method of the present invention described above, the dual band antenna device can be quickly and easily connected to the high-frequency circuit.
As a result, the dual-band antenna device can be distributed on the market as one independent product.
[0030]
In the dual-band antenna according to the sixth aspect, one exciter can perform the function for each of two types of wavelengths. At each of these wavelengths.
According to the seventh aspect of the present invention, the main components of the dual band antenna according to the sixth aspect have a structure formed as a conductive pattern on a common printed circuit board, which is suitable for mass production.
That is, by applying the printed circuit board technology, the main constituent members can be configured with high accuracy and low cost.
According to the invention of claim 8, the entire dual-band antenna device is integrated on an elongated substrate, is formed in a small size, is easily mechanically mounted on a ground plate, and is electrically connected by mechanical mounting. Connected (grounded).
[0031]
According to the ninth aspect of the present invention, one exciter and each of the two quarter-wave antenna elements can be rationally and conveniently arranged and capacitively coupled.
That is, since two places (points of zero current) where the exciter is to be capacitively coupled are located on opposite sides of the area where the exciter is arranged, each of the two places is connected to each other. This is convenient for facing different quarter-wave antenna elements.
According to the tenth aspect, the dual-band antenna can be quickly and easily assembled and electrically connected to a communication device.
[0032]
According to the eleventh aspect of the present invention, a three-band antenna that is small, lightweight, simple in structure, and low in manufacturing cost can be configured. Such an effect is described as follows. For each of three current zero points (one of which is open end) appearing when the fifth harmonic standing wave is put on the exciter, a quarter wavelength The antenna element is capacitively coupled ".
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a dual band antenna according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation principle of the dual band antenna according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation principle of the three-band antenna according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of an unknown dual band antenna according to the prior application.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printed circuit board, 2 ... Exciter, 2a ... Input end, 2b ... Open end, 2c ... Intermediate point where current value becomes zero, 2d ... Bypass line, 2e ... Ground opposing portion, 2i, 2j... Zero current point, 3. ₀₂ / 4 antenna element, 4 ... λ ₀₁ / 4 antenna element, 5 coaxial cable, 5a central conductor, 5b outer conductor, 5c coaxial cable connector, 6 metal frame, 7 ground plate, 8 ..High-frequency circuit, 9 exciter, 9a input end, 9b open end, 9c, 9d current zero point, 10 λ ₀₃ / 4 antenna element, 11 ... λ ₀₄ / 4 antenna element, 12... Λ ₀₅ / 4 antenna element.

Claims

In a method of configuring a dual band antenna that resonates at two kinds of wavelengths, λ ₀₁ <λ ₀₂ ,
An exciter (2) having one end connected to a high-frequency circuit;
An open end of an antenna element (3) having one end grounded and having an electrical length of λ _02/4 is opposed to and separated from an open end (2b) of the exciter to form a capacitance (c ₂ ). Along with
The open end of the antenna element (4) having an electrical length of λ _01/4 , one end of which is grounded, is referred to as “an intermediate position between the input end (2a) and the open end (2b) of the exciter. A portion (2c) where the current of the standing wave becomes zero "and form a capacitance (c ₁ ) facing and apart from each other to form a capacitance (c ₁ ).

Each of the exciter (2), the λ _02/4 antenna element (3), and the λ _01/4 antenna element (4) is formed by a conductive pattern on the surface of the substrate (1). A method for configuring a dual-band antenna according to claim 1.

The exciter is formed by a meander-line-shaped conductor, and the “near the point (2c) where the current becomes zero between the input end and the output end” is defined by the open end of the exciter. The method according to claim 1 or 2, wherein the setting is made near a turning point located on the opposite side of (2b).

The capacitances (c ₁ , c ₂ ) at the two locations are increased or decreased to adjust at least one of the capacitance values to substantially “a substantially critical coupling state intermediate between the tightly coupled state and the loosely coupled state”. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the tuning frequency band is expanded by smoothing.

Connecting the center conductor of the coaxial cable or coaxial connector to the input end (2a) of the exciter,
5. The method according to claim 1, wherein an outer conductor of the coaxial cable or the coaxial connector is grounded.

In a dual band antenna that resonates at two wavelengths, λ ₀₁ <λ ₀₂ ,
an exciter (2) that resonates at ３ wavelength or ／ wavelength with respect to λ ₀₁ and resonates at １／ wavelength with respect to λ ₀₂ ;
a λ _01/4 antenna element (4) that resonates at _１／ wavelength with respect to λ ₀₁ ,
a λ _02/4 antenna element (3) that resonates at １／ wavelength with respect to λ ₀₂ ,
One end of the λ _02/4 antenna element (3) is grounded, and the open end of the antenna element (3) is connected to the open end (2b) of the exciter (2) by a capacitance (c _2). )
One end of the λ _01/4 antenna element (4) is grounded, and the open end of the antenna element (4) is connected to the “input end (2a) and open end (2b)” of the exciter (2). Characterized in that the current of the standing wave of λ ₀₁ is near the point (2c) where the current of the λ ₀₁ is zero via the capacitance (c ₁ ). .

The exciter (2), the λ _01/4 antenna element (4), and the λ _02/4 antenna element (3) are formed on a common substrate (1) by a conductive pattern. The dual band antenna according to claim 6, wherein

The substrate (1) has an elongated shape, preferably a rectangular shape, and a λ _01/4 antenna element (4) is arranged on one side in the length direction.
A λ _02/4 antenna element (3) is arranged at the other end,
And the exciter (2) is disposed near the center of the substrate (1) between the two antenna elements,
A metal frame (6) that can be mounted on the ground plate (7) is attached to one of the long sides of the elongated substrate (1),
The dual band antenna according to claim 7, wherein the substrate (1) is supported by the metal frame (6) substantially at right angles to the ground plate (7).

The exciter (2) is formed by a meander-line-shaped conductive member;
And the open end (2b) of the exciter is located on “the side closer to one end of the elongated substrate (1) in the area where the exciter is arranged”;
9. The dual band antenna according to claim 8, wherein the zero current point (2c) of the exciter is located on a side near the other end of the elongated substrate.

The central conductor of the coaxial cable (5) or the coaxial connector (5c) is connected to the input end (2a) of the exciter (2) and is electrically connected.
10. The dual band antenna according to claim 8, wherein an outer conductor of the coaxial cable (5) or the coaxial cable connector (5c) is connected to and connected to the metal frame (7).

In a three-band antenna that resonates at three wavelengths, λ ₀₃ <λ ₀₄ <λ ₀₅ ,
an exciter (9) that resonates at _５ wavelength with λ ₀₃ , resonates with ３ ₀₄ at ／ wavelength, and resonates with λ ₀₅ at １／ wavelength,
a λ _03/4 antenna element (10) that resonates at １／ wavelength with respect to λ ₀₃ ,
a λ _04/4 antenna element (11) that resonates at １／ wavelength with respect to λ ₀₄ ,
a λ _05/4 antenna element (12) that resonates at １／ wavelength with respect to λ ₀₅ ;
An open end of the λ _05/4 antenna element (12) is coupled to an open end (9b) of the exciter via a capacitance (c ₅ );
When the open end of the λ _04/4 antenna element (11) is “via a capacitance (c ₄ ) with respect to a point (9d) at which the current becomes zero when a standing wave of λ ₀₄ rides on the exciter, Combined
The open end of the λ _03/4 antenna element (10) is set to “through a capacitance (c ₃ ) with respect to a point (9c) at which the current becomes zero when the standing wave of λ ₀₃ rides on the exciter. A three-band antenna, being coupled.