JP2004247792A - 逆fアンテナ - Google Patents
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Abstract
【課題】一次共振と高次共振による複数の送受信周波数帯域を得ることができると共に送受信周波数帯域を広帯域にすることが可能な逆Fアンテナを提供することを目的とする。
【解決手段】放射導体5を誘電体2の表面3から側面13を経て誘電体2の裏面4にかけて連続的に形成し、誘電体2の表面3の放射導体5部と誘電体2の裏面4の放射導体5部との間に、高次共振の周波数を低くするための容量結合を行い、一次共振と高次共振による二つの送受信周波数帯域で信号を送受信可能とする。また、放射導体5を誘電体2の側面13に沿って複数に分割し、マルチバンドに対応する複数の送受信周波数帯域で信号を送受信可能とする。
【選択図】 図1
【解決手段】放射導体5を誘電体2の表面3から側面13を経て誘電体2の裏面4にかけて連続的に形成し、誘電体2の表面3の放射導体5部と誘電体2の裏面4の放射導体5部との間に、高次共振の周波数を低くするための容量結合を行い、一次共振と高次共振による二つの送受信周波数帯域で信号を送受信可能とする。また、放射導体5を誘電体2の側面13に沿って複数に分割し、マルチバンドに対応する複数の送受信周波数帯域で信号を送受信可能とする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機やワイアレスLAN等に用いられる逆Fアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、通信機器の多様化や高密度化に伴い、小型でマルチバンド対応のアンテナが市場で要求されている。
例えば、1つの端末で、GSM(Global System for Mobile Communications Systems)、DCS(Digital Cellular System)、PDC(Personal Digital Cellular telecommunications systems)、PHS(Personal Handyphone System)、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)、PCS(Personal Communications Services)等、複数のアプリケーションに対応が可能なアンテナが市場で要求されている。
【0003】
逆Fアンテナは、小型に形成できるため、ワイアレスLANや携帯電話機の受信用アンテナとして広く用いられている。
一般に、逆Fアンテナは、放射導体が接地導体と所定間隔を有し平行状に延長して配設され、この放射導体の一端が短絡板を介して接地導体に接続され、放射電極上の給電点に給電源から同軸ケーブルなどで接続して給電される。
【0004】
そして、逆Fアンテナは、放射導体の給電点から放射電極の端末までの長さが4倍の波長(λ)の周波数で一次共振し、この共振周波数の奇数倍となる周波数で高次共振するので、一次共振と高次共振とを用い、マルチバンドに対応する複数の送受信周波数帯域を発現できることが知られている。
【0005】
逆Fアンテナは、高次共振を実用化している送受信周波数帯域で用いる場合、高次共振の周波数を下げる必要がある。例えば、GSMとDCSに対応する逆Fアンテナは、GSMの送受信周波数帯域が880MHz〜960MHz、DCSの送受信周波数帯域が1710MHz〜1880MHzなので、一次共振の周波数を880MHz〜960MHzの範囲とし、一次共振の3倍の周波数で発現する高次共振の周波数を1710MHz〜1880MHzの範囲の低い周波数に下げる必要がある。
【0006】
そこで、逆Fアンテナは、高次共振の周波数を下げるために、放射導体をループ状に延長して形成し、放射導体の一端側に給電点を備え、放射導体のループの端部を放射導体のループの中間部に近接し、この放射導体のループの端部と中間部との間で、高次共振による周波数帯を低い周波数にするための容量結合を行ったものがある。(例えば、特許文献1参照)
【0007】
【特許文献1】
特開2002−009539号公報(第3−5頁、第1図)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、一般に、逆Fアンテナは小型化に対応して製作されるので送受信周波数帯域が狭くなるという問題がある。
特に、DCSとMGS送受信において用いられる逆Fアンテナは、DCSの送受信周波数帯域が170MHz(1710MHz〜1880MHz)の帯域幅を有し、MGSの送受信周波数帯域が80MHz(880MHz〜960MHz)の帯域幅を有し、DCSの送受信周波数帯域がMGSの送受信周波数帯域より広いので、高次共振による送受信周波数帯域を低い周波数にするとともに広帯域にする必要がある。
【0009】
しかしながら、特許文献1に記載された逆Fアンテナの構成によれば、高次共振の送受信周波数帯域を低い周波数にすることができるが、逆Fアンテナの所定面積の範囲内で放射導体をループ状に形成すると、放射導体の幅寸法が狭くなり、この幅寸法が狭くなると送受信周波数帯域が狭くなるので、送受信周波数帯域を広帯域にすることが困難であった。
【0010】
本発明は、前記問題点を解決するもので、一次共振と高次共振による二つの送受信周波数帯域を得ることができる(所謂、デュアルバンドを得ることができる)と共に送受信周波数帯域を広帯域にすることが可能な逆Fアンテナを提供することを目的とする。さらには、より多数の送受信周波数帯域を得ることができる逆Fアンテナを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
かかる目的を達成するためになされた本発明の逆Fアンテナは、誘電体と、該誘電体に形成された放射導体とを備え、該放射導体の一次共振と高次共振とにより複数の異なる送受信周波数帯域で信号を送受信可能な逆Fアンテナであって、前記放射導体を、前記誘電体の表面から側面を経て裏面にかけて連続的に形成することにより、前記誘電体の表面の放射導体部と該誘電体の裏面の放射導体部との間に静電容量を発現させて、前記高次共振による信号の送受信周波数を低下させたことを特徴とする。(請求項1)
本発明の逆Fアンテナによれば、放射導体を誘電体の表面から側面を経て裏面にかけて連続的に形成し、誘電体の表面の放射導体部と誘電体の裏面の放射導体部との間に、高次共振の周波数を低くするための静電容量を発現させたので、放射導体における高次共振の共振周波数を所望される周波数の範囲まで低くでき、一次共振と高次共振による二つの送受信周波数帯域を得ることができる(所謂、デュアルバンドを得ることができる)利点がある。
【0012】
また、本発明の逆Fアンテナによれば、放射導体を同一面上でループさせることなく、誘電体の表面の放射導体部と誘電体の裏面の放射導体部との間に静電容量を発現させたので、放射導体の幅を誘電体の表面及び裏面に沿って所望する範囲で広く形成でき、送受信周波数帯域の帯域幅を広帯域にすることができる利点がある。
【0013】
また、本発明の逆Fアンテナによれば、誘電体の表面に幅の広い放射導体を形成できるので、給電点及び接地点の位置を設定できるスペースが広がり、接地点と給電点との間隔や位置を容易に調整でき、所定の特性インピーダンスを得ることができる。
【0014】
次に、本発明の一態様である逆Fアンテナは、前記放射導体は、自由端側がスリットにより複数に分割されていることを特徴とする。(請求項2)
放射導体の自由端側がスリットにより複数に分割されているので、それぞれの放射導体によって相異なる複数の一次共振及び高次共振の周波数を発現させ、複数の送受信周波数帯域を得ることができる。
【0015】
つまり、分割された複数の放射導体間において、一次共振及び高次共振の周波数が異なるように放射導体を形成すれば、それぞれの放射導体における一次共振と高次共振とを用い、マルチバンドに対応する複数の送受信周波数帯域を得ることができる。
【0016】
次に、本発明の別の一態様である逆Fアンテナは、前記複数に分割された放射導体の一次共振及同士び高次共振同士の共振周波数を前記送受信周波数帯域の範囲内で互いにずらし、前記一次共振による送受信周波数帯域と前記高次共振による送受信周波数帯域とを広帯域にしたことを特徴とする。(請求項3)
複数に分割された放射導体間で一次共振及び高次共振の共振周波数を送受信周波数帯域の範囲内で互いにずらしているので、複数の放射導体における一次共振の周波数が互いにずれている周波数の分だけ一次共振による送受信周波数帯域を広帯域にでき、複数の放射導体における高次共振の周波数が互いにずれている周波数の分だけ高次共振による送受信周波数帯域を広帯域にできる利点がある。
【0017】
また、本発明の別の一態様である逆Fアンテナは、前記複数に分割された放射導体が、前記誘電体の表面で前記側壁とは反対側に配置される給電点から、前記誘電体の裏面側に形成される各放射導体の端部までの長さが相異なるように形成される。(請求項4)
係る構成により、一次共振及び高次共振の周波数が給電点から誘電体の裏面における放射導体の端部までの長さに依存するので、分割された複数の放射導体間における一次共振及び高次共振の周波数を相異なる値に容易にずらすことができる利点がある。
【0018】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1を図面と共に説明する。
図1は本発明が適用された実施の形態における逆Fアンテナの構成を表す斜視図、図2は同実施の形態における逆Fアンテナの周波数特性を表す図である。
【0019】
図1において、1は逆Fアンテナであって、この逆Fアンテナ1は、誘電体2と、放射導体5とを備え、接地導体10の上面に設置した絶縁材料からなるスペーサ(図示せず)上に載置され、接地導体10に対して約3mmの間隙を介して配設されている。
【0020】
誘電体2は、例えば、アルミナを主成分とし誘電率が6.0の誘電体材料を用い、厚みTが4mm、長さ寸法Lが30mm、幅寸法Wが12mmから成る矩形状に形成されている。
放射導体5は、放射導体5の一端11側に配設され信号を供給する給電点6と、接地導体10と電気的に接続した接地点7とを備え、給電点6と接地点7は、誘電体2に形成された貫通孔(図示せず)に導電体を充填することによって、給電点6と給電回路(図示)とが接続端子8によって接続され、接地点7と接地導体10とが接続端子9によって接続されている。また、給電点6と接地点7は、所定の特性インピーダンスを得るための所定の間隔を介して配設されている。
【0021】
次に、放射導体5は、誘電体2の表面3、誘電体2の裏面4、誘電体2の側面13に伝送特性の優れた金属ペースト(Agペースト)を印刷して形成されている。
また、放射導体5は、誘電体2の表面3の一端11から他端12、側面13を経て裏面4にかけて連続的に形成され、誘電体2を介して誘電体2の表面3の放射導体5部と誘電体2の裏面4の放射導体5部との間に、高次共振の周波数を低くするための静電容量が発現されている。
【0022】
また、放射導体5は、GSM(送受信周波数880MHz〜960MHz)とDCS(送受信周波数1710MHz〜1880MHz)の二つの送受信周波数帯域を得るために、誘電体2の表面3における給電点6から誘電体2の裏面4における放射導体5の端部14まで長さがGSMの送受信周波数帯域に対応する共振周波数の略λ/4(λは波長を表す)の長さになるように形成され、誘電体2の表面3の放射導体5部と誘電体2の裏面4の放射導体5部との容量結合によって、一次共振の3倍の周波数を有する高次共振がDCSの送受信周波数帯域に対応する周波数まで低下するように形成されている。
【0023】
また、放射導体5は、GSM及びDCSの送受信周波数帯域を広帯域にするために、放射導体5の幅W1は、誘電体2の表面3及び誘電体2の裏面4の全幅Wを覆うように広く形成されている。
以下に、逆Fアンテナ1の周波数特性をシミュレーションした結果について、図2及び表1を用いて説明する。
【0024】
図2は、横軸が送受信周波数(GHz)、縦軸がリターンロス(dB)を、f1がGSMに対応する一次共振の周波数、f2がDCSに対応する高次共振の周波数を表している。
本実施例は、図2に表したように、放射導体5における一次共振の周波数f1、高次共振の周波数f2により、GSMとDCSの送受信に対応した二つの送受信周波数帯域G、Dを有する。
【0025】
次に、図1における、誘電体5の表面3における放射導体5の幅寸法W1、誘電体2の裏面4における放射導体5の幅寸法W2(図示せず)を変化させ、一次共振の周波数f1および高次共振の周波数f2の変化を表1に表した。尚、W2は誘電体2の裏面4における放射導体5の、W1と同一方向の幅寸法である。また、W3は誘電体2の側面13における放射導体5の、W1と同一方向の幅寸法である。
【0026】
【表1】
実施例1から実施例9に表したように、誘電体2の表面3及び誘電体2の裏面4における放射導体5の幅寸法W1、W2を変化させ、誘電体2の表面3及び誘電体2の裏面4における放射導体5の重なり面積を変えて静電容量を変化させると、一次共振及び高次共振の周波数f1、f2を調整できることが判る。
【0027】
つまり、実施例1〜実施例5に表したように、誘電体2の裏面4における放射導体5の幅寸法W2を一定とし、誘電体2の表面3における放射導体5の幅寸法W1を変化させ、誘電体2の表面3と誘電体2の裏面4とにおける放射導体5の重なり面積を大きくし静電容量を大きくすれば、一次共振の周波数f1を顕著に変化させることなく、高次共振の周波数f2を低くできることが判る。
【0028】
また、実施5、実施例6〜実施例9に表したように、誘電体2の表面3における放射導体5の幅寸法W1を一定とし、誘電体2の裏面4における放射導体5の幅寸法W2を変化させ、誘電体2の表面3と誘電体2の裏面4とにおける放射導体5の重なり面積を大きくし静電容量を大きくすれば、高次共振の周波数f2を顕著に変化させることなく、一次共振の周波数f1を低くできることが判る。
【0029】
尚、実施例5、6〜実施例9に表したように、誘電体2の裏面4における放射導体5の面積が大きくしたときに、一次の共振周波数f1が小さくなる理由は、定かではないが、接地導体10と誘電体2の裏面4における放射導体5との間に発現する静電容量と、誘電体2の表面3における放射導体5と誘電体2の裏面4における放射導体5の間に発現する静電容量とが相まって、一次の共振周波数f1が小さくなるものと考えられる。
【0030】
以下に、前記の構成を有する実施形態1の逆Fアンテナ1の作用効果を記載する。
実施の形態1の逆Fアンテナ1によれば、放射導体5を誘電体2の表面3から側面13を経て裏面4にかけて連続的に形成し、誘電体2の表面3の放射導体5部と誘電体2の裏面4の放射導体5部との間に、高次共振の周波数を低くするための静電容量を発現させたので、高次共振の周波数を所望される周波数の範囲まで低くでき、一次共振と高次共振による二つの送受信周波数帯域を得ることができる(所謂、デュアルバンドを得ることができる)。
【0031】
また実施の形態1の逆Fアンテナ1によれば、誘電体2の同一面上において放射導体5をループさせることなく、誘電体2の表面3と誘電体2の裏面4とを用い、誘電体2の表面3の放射導体5部と誘電体2の裏面4の放射導体5部との間に静電容量を発現させ、放射導体5の幅W1、W2、W3を広く形成できるので送受信周波数帯域の帯域幅を広帯域にすることができる。
【0032】
また、実施の形態1の逆Fアンテナ1によれば、誘電体2の表面3に幅W1の広い放射導体5を形成できるので、給電点6及び接地点7の位置を設定できるスペースが広がり、給電点6と接地点7との間隔や位置を容易に調整でき、所定の特性インピーダンスを得ることができる。
【0033】
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2を図面と共に説明する。
図3は本発明が適用された実施の形態2における逆Fアンテナの構成を表す斜視図、図4は同実施の形態2における逆Fアンテナの周波数特性を表す図である。
【0034】
尚、本実施の形態2における逆Fアンテナは、基本的に実施の形態1で表した逆Fアンテナ1と同じ構成なので、共通と成る構成部分の図示を省いて詳細な説明は省略し、特徴と成る部分について説明する。
図3において、21は逆Fアンテナであって、この逆Fアンテナ21は、誘電体22と、端部(所謂、自由端である)30、31側がスリット29により複数に分割され誘電体22の一端11側で連結された一対の放射導体23、24とを備えている。
【0035】
放射導体23、24は、誘電体22の表面3において側面13とは反対側の一端11に配設され信号を供給する共通の給電点6と、接地導体10と電気的に接続した接地点7とを備えている。
また、放射電極23、24は、誘電体22の表面3から側面13を経て裏面4にかけて連続的に形成され、誘電体22を介して、誘電体22の表面3の放射導体23、24部と誘電体22の裏面4の放射導体23、24部との間に、高次共振の周波数を低くするための静電容量を発現する。
【0036】
放射電極23、24は、給電点6から誘電体22の裏面4における放射導体23、24の端部30、31までの長さが相異なるように形成されている。
一方の放射導体23は、GSM(送受信周波数880MHz〜960MHz)とDCS(送受信周波数1710MHz〜1880MHz)の二つの送受信周波数帯域を得るために、給電点6から誘電体22の裏面4側に形成された放射導体23の端部30までの長さがGSMの送受信周波数帯域に対応する一次共振の周波数の略λ/4(λは波長を表す)の長さになるように形成され、一次共振の3倍の周波数を有する高次共振が誘電体22の表面3の放射導体23部と誘電体22の裏面4の放射導体23部との容量結合によってDCSの送受信周波数帯域に対応する周波数まで低くなるように形成されている。
【0037】
また、他方の放射導体24は、給電点6から誘電体22の裏面4における放射導体24の端部31までの長さが、GSMより高い所定の送受信周波数帯域とDCSより高い所定の送受信周波数帯域から成る二つの所定の送受信周波数帯域を得るために、GSMより高い所定の送受信周波数帯域に対応する一次共振の周波数の略λ/4(λは波長を表す)の長さになるように形成され、給電点6から放射導体23の端部30までの長さに較べて短く形成されている。そして、放射導体24は、一次共振及び高次共振の周波数が一方の放射導体23の一次共振及び高次共振の周波数より高めになるように形成されている。
【0038】
以下に、逆Fアンテナ21の周波数特性をシミュレーションした結果について、図4を用いて説明する。尚、シミュレーションに用いた逆Fアンテナ21の各寸法は、図3に示すWが略12mm、W1が略5mm、W2が略5mm、Lが略30mm、Tが略4mmである。
【0039】
また、図4において、横軸が送受信周波数(GHz)、縦軸がリターンロス(dB)であり、f1が放射導体23の一次共振の周波数、f2が放射導体24の一次共振の周波数、f3が放射導体23の高次共振の周波数、f4が放射導体24の高次共振の周波数である。
【0040】
本実施例は、図4に示すように、一方の放射導体23における一次共振の周波数f1、高次共振の周波数f3を用い、GSMとDCSの送受信に対応した二つの送受信周波数帯域G、Dを有し、さらに、他方の放射導体24における一次共振の周波数f2、高次共振の周波数f4を用い、他の通信システムの送受信に対応した二つの送受信周波数帯域P、Uを有することが判る。
【0041】
以下に、前記の構成を有する実施形態2の逆Fアンテナ21の作用効果を記載する。
実施の形態1の逆Fアンテナ21によれば、放射導体23、24は端部30、31側がスリット29により互いに分割されて形成されているので、図4に表したようにそれぞれの放射導体23、24によって相異なる共振周波数f1、f2、f3、f4を発現させ、4つの送受信周波数帯域(所謂、クワットバンドである)に対応できる。
【0042】
つまり、複数の放射導体23、24を並設すれば、それぞれの放射導体23、24における一次共振と高次共振とを用い、マルチバンドに対応する複数の送受信周波数帯域G、P、D、Uを発現できる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様をとることができる。
【0043】
例えば、本発明の実施の形態2によれば、分割された放射導体23、24によって、図4に表したように4つの送受信周波数帯域G、D、P、Uを発現させたが、放射導体23、24の一次共振f1、f2同士、及び高次共振f3、f4同士を、送受信周波数帯域GとP又はDとUが連結するようにずらし、二つの送受信周波数帯域を発現させても良い。この際には、放射導体23、24における一次共振の周波数f1、f2が互いにずれている周波数の分だけ一次共振による送受信周波数帯域を広帯域にでき、第1放射導体23、24における高次共振の周波数f3、f4が互いにずれている周波数の分だけ高次共振による送受信周波数帯域を広帯域にできる。
【0044】
また、本発明の実施の形態2によれば、図3に表したように、誘電体22の厚みTを均一にしたが、放射導体23が形成される範囲の厚みと放射導体24が形成される範囲の厚みを異なるように形成し、誘電体22を介して発現する静電容量が放射導体23、24において異なるようにしても良い。
【0045】
また、本発明の実施の形態1、2によれば、矩形状の誘電体2、22を用いたが、矩形状に制限されるものでなく、台形状や平行四辺形状のものを用いても良い。
また、本発明の実施の形態1、2によれば、放射導体5、23、24が誘電体2、22の表面3及び裏面4において誘電体2、22を介して静電容量を発現できるものとしたが、誘電体2、22の表面3の放射導体5、23、24と誘電体2、22の裏面4の放射導体5、23、24との間にコンデンサを付加しても良い。
【0046】
また、本発明の実施の形態1、2に記載した逆Fアンテナ1、21は、送受信する周波数に応じて各部の大きさを適宜設定すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された実施の形態における、逆Fアンテナの構成を表す斜視図である。
【図2】同実施形態における、逆Fアンテナの周波数特性を表す図である。
【図3】比較例における、逆Fアンテナの構成を表す斜視図である。
【図4】比較例における、逆Fアンテナの周波数特性を表す図である。
【符号の説明】
1、21…逆Fアンテナ、2、22…誘電体、3…誘電体の表面、4…誘電体の裏面、5,23,24…放射導体、6…給電点、7…接地点、8,9…接続端子、10…接地導体、11…一端、12…他端、13…側面、14、30,31…端部、29…スリット。
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機やワイアレスLAN等に用いられる逆Fアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、通信機器の多様化や高密度化に伴い、小型でマルチバンド対応のアンテナが市場で要求されている。
例えば、1つの端末で、GSM(Global System for Mobile Communications Systems)、DCS(Digital Cellular System)、PDC(Personal Digital Cellular telecommunications systems)、PHS(Personal Handyphone System)、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)、PCS(Personal Communications Services)等、複数のアプリケーションに対応が可能なアンテナが市場で要求されている。
【0003】
逆Fアンテナは、小型に形成できるため、ワイアレスLANや携帯電話機の受信用アンテナとして広く用いられている。
一般に、逆Fアンテナは、放射導体が接地導体と所定間隔を有し平行状に延長して配設され、この放射導体の一端が短絡板を介して接地導体に接続され、放射電極上の給電点に給電源から同軸ケーブルなどで接続して給電される。
【0004】
そして、逆Fアンテナは、放射導体の給電点から放射電極の端末までの長さが4倍の波長(λ)の周波数で一次共振し、この共振周波数の奇数倍となる周波数で高次共振するので、一次共振と高次共振とを用い、マルチバンドに対応する複数の送受信周波数帯域を発現できることが知られている。
【0005】
逆Fアンテナは、高次共振を実用化している送受信周波数帯域で用いる場合、高次共振の周波数を下げる必要がある。例えば、GSMとDCSに対応する逆Fアンテナは、GSMの送受信周波数帯域が880MHz〜960MHz、DCSの送受信周波数帯域が1710MHz〜1880MHzなので、一次共振の周波数を880MHz〜960MHzの範囲とし、一次共振の3倍の周波数で発現する高次共振の周波数を1710MHz〜1880MHzの範囲の低い周波数に下げる必要がある。
【0006】
そこで、逆Fアンテナは、高次共振の周波数を下げるために、放射導体をループ状に延長して形成し、放射導体の一端側に給電点を備え、放射導体のループの端部を放射導体のループの中間部に近接し、この放射導体のループの端部と中間部との間で、高次共振による周波数帯を低い周波数にするための容量結合を行ったものがある。(例えば、特許文献1参照)
【0007】
【特許文献1】
特開2002−009539号公報(第3−5頁、第1図)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、一般に、逆Fアンテナは小型化に対応して製作されるので送受信周波数帯域が狭くなるという問題がある。
特に、DCSとMGS送受信において用いられる逆Fアンテナは、DCSの送受信周波数帯域が170MHz(1710MHz〜1880MHz)の帯域幅を有し、MGSの送受信周波数帯域が80MHz(880MHz〜960MHz)の帯域幅を有し、DCSの送受信周波数帯域がMGSの送受信周波数帯域より広いので、高次共振による送受信周波数帯域を低い周波数にするとともに広帯域にする必要がある。
【0009】
しかしながら、特許文献1に記載された逆Fアンテナの構成によれば、高次共振の送受信周波数帯域を低い周波数にすることができるが、逆Fアンテナの所定面積の範囲内で放射導体をループ状に形成すると、放射導体の幅寸法が狭くなり、この幅寸法が狭くなると送受信周波数帯域が狭くなるので、送受信周波数帯域を広帯域にすることが困難であった。
【0010】
本発明は、前記問題点を解決するもので、一次共振と高次共振による二つの送受信周波数帯域を得ることができる(所謂、デュアルバンドを得ることができる)と共に送受信周波数帯域を広帯域にすることが可能な逆Fアンテナを提供することを目的とする。さらには、より多数の送受信周波数帯域を得ることができる逆Fアンテナを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
かかる目的を達成するためになされた本発明の逆Fアンテナは、誘電体と、該誘電体に形成された放射導体とを備え、該放射導体の一次共振と高次共振とにより複数の異なる送受信周波数帯域で信号を送受信可能な逆Fアンテナであって、前記放射導体を、前記誘電体の表面から側面を経て裏面にかけて連続的に形成することにより、前記誘電体の表面の放射導体部と該誘電体の裏面の放射導体部との間に静電容量を発現させて、前記高次共振による信号の送受信周波数を低下させたことを特徴とする。(請求項1)
本発明の逆Fアンテナによれば、放射導体を誘電体の表面から側面を経て裏面にかけて連続的に形成し、誘電体の表面の放射導体部と誘電体の裏面の放射導体部との間に、高次共振の周波数を低くするための静電容量を発現させたので、放射導体における高次共振の共振周波数を所望される周波数の範囲まで低くでき、一次共振と高次共振による二つの送受信周波数帯域を得ることができる(所謂、デュアルバンドを得ることができる)利点がある。
【0012】
また、本発明の逆Fアンテナによれば、放射導体を同一面上でループさせることなく、誘電体の表面の放射導体部と誘電体の裏面の放射導体部との間に静電容量を発現させたので、放射導体の幅を誘電体の表面及び裏面に沿って所望する範囲で広く形成でき、送受信周波数帯域の帯域幅を広帯域にすることができる利点がある。
【0013】
また、本発明の逆Fアンテナによれば、誘電体の表面に幅の広い放射導体を形成できるので、給電点及び接地点の位置を設定できるスペースが広がり、接地点と給電点との間隔や位置を容易に調整でき、所定の特性インピーダンスを得ることができる。
【0014】
次に、本発明の一態様である逆Fアンテナは、前記放射導体は、自由端側がスリットにより複数に分割されていることを特徴とする。(請求項2)
放射導体の自由端側がスリットにより複数に分割されているので、それぞれの放射導体によって相異なる複数の一次共振及び高次共振の周波数を発現させ、複数の送受信周波数帯域を得ることができる。
【0015】
つまり、分割された複数の放射導体間において、一次共振及び高次共振の周波数が異なるように放射導体を形成すれば、それぞれの放射導体における一次共振と高次共振とを用い、マルチバンドに対応する複数の送受信周波数帯域を得ることができる。
【0016】
次に、本発明の別の一態様である逆Fアンテナは、前記複数に分割された放射導体の一次共振及同士び高次共振同士の共振周波数を前記送受信周波数帯域の範囲内で互いにずらし、前記一次共振による送受信周波数帯域と前記高次共振による送受信周波数帯域とを広帯域にしたことを特徴とする。(請求項3)
複数に分割された放射導体間で一次共振及び高次共振の共振周波数を送受信周波数帯域の範囲内で互いにずらしているので、複数の放射導体における一次共振の周波数が互いにずれている周波数の分だけ一次共振による送受信周波数帯域を広帯域にでき、複数の放射導体における高次共振の周波数が互いにずれている周波数の分だけ高次共振による送受信周波数帯域を広帯域にできる利点がある。
【0017】
また、本発明の別の一態様である逆Fアンテナは、前記複数に分割された放射導体が、前記誘電体の表面で前記側壁とは反対側に配置される給電点から、前記誘電体の裏面側に形成される各放射導体の端部までの長さが相異なるように形成される。(請求項4)
係る構成により、一次共振及び高次共振の周波数が給電点から誘電体の裏面における放射導体の端部までの長さに依存するので、分割された複数の放射導体間における一次共振及び高次共振の周波数を相異なる値に容易にずらすことができる利点がある。
【0018】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1を図面と共に説明する。
図1は本発明が適用された実施の形態における逆Fアンテナの構成を表す斜視図、図2は同実施の形態における逆Fアンテナの周波数特性を表す図である。
【0019】
図1において、1は逆Fアンテナであって、この逆Fアンテナ1は、誘電体2と、放射導体5とを備え、接地導体10の上面に設置した絶縁材料からなるスペーサ(図示せず)上に載置され、接地導体10に対して約3mmの間隙を介して配設されている。
【0020】
誘電体2は、例えば、アルミナを主成分とし誘電率が6.0の誘電体材料を用い、厚みTが4mm、長さ寸法Lが30mm、幅寸法Wが12mmから成る矩形状に形成されている。
放射導体5は、放射導体5の一端11側に配設され信号を供給する給電点6と、接地導体10と電気的に接続した接地点7とを備え、給電点6と接地点7は、誘電体2に形成された貫通孔(図示せず)に導電体を充填することによって、給電点6と給電回路(図示)とが接続端子8によって接続され、接地点7と接地導体10とが接続端子9によって接続されている。また、給電点6と接地点7は、所定の特性インピーダンスを得るための所定の間隔を介して配設されている。
【0021】
次に、放射導体5は、誘電体2の表面3、誘電体2の裏面4、誘電体2の側面13に伝送特性の優れた金属ペースト(Agペースト)を印刷して形成されている。
また、放射導体5は、誘電体2の表面3の一端11から他端12、側面13を経て裏面4にかけて連続的に形成され、誘電体2を介して誘電体2の表面3の放射導体5部と誘電体2の裏面4の放射導体5部との間に、高次共振の周波数を低くするための静電容量が発現されている。
【0022】
また、放射導体5は、GSM(送受信周波数880MHz〜960MHz)とDCS(送受信周波数1710MHz〜1880MHz)の二つの送受信周波数帯域を得るために、誘電体2の表面3における給電点6から誘電体2の裏面4における放射導体5の端部14まで長さがGSMの送受信周波数帯域に対応する共振周波数の略λ/4(λは波長を表す)の長さになるように形成され、誘電体2の表面3の放射導体5部と誘電体2の裏面4の放射導体5部との容量結合によって、一次共振の3倍の周波数を有する高次共振がDCSの送受信周波数帯域に対応する周波数まで低下するように形成されている。
【0023】
また、放射導体5は、GSM及びDCSの送受信周波数帯域を広帯域にするために、放射導体5の幅W1は、誘電体2の表面3及び誘電体2の裏面4の全幅Wを覆うように広く形成されている。
以下に、逆Fアンテナ1の周波数特性をシミュレーションした結果について、図2及び表1を用いて説明する。
【0024】
図2は、横軸が送受信周波数(GHz)、縦軸がリターンロス(dB)を、f1がGSMに対応する一次共振の周波数、f2がDCSに対応する高次共振の周波数を表している。
本実施例は、図2に表したように、放射導体5における一次共振の周波数f1、高次共振の周波数f2により、GSMとDCSの送受信に対応した二つの送受信周波数帯域G、Dを有する。
【0025】
次に、図1における、誘電体5の表面3における放射導体5の幅寸法W1、誘電体2の裏面4における放射導体5の幅寸法W2(図示せず)を変化させ、一次共振の周波数f1および高次共振の周波数f2の変化を表1に表した。尚、W2は誘電体2の裏面4における放射導体5の、W1と同一方向の幅寸法である。また、W3は誘電体2の側面13における放射導体5の、W1と同一方向の幅寸法である。
【0026】
【表1】
実施例1から実施例9に表したように、誘電体2の表面3及び誘電体2の裏面4における放射導体5の幅寸法W1、W2を変化させ、誘電体2の表面3及び誘電体2の裏面4における放射導体5の重なり面積を変えて静電容量を変化させると、一次共振及び高次共振の周波数f1、f2を調整できることが判る。
【0027】
つまり、実施例1〜実施例5に表したように、誘電体2の裏面4における放射導体5の幅寸法W2を一定とし、誘電体2の表面3における放射導体5の幅寸法W1を変化させ、誘電体2の表面3と誘電体2の裏面4とにおける放射導体5の重なり面積を大きくし静電容量を大きくすれば、一次共振の周波数f1を顕著に変化させることなく、高次共振の周波数f2を低くできることが判る。
【0028】
また、実施5、実施例6〜実施例9に表したように、誘電体2の表面3における放射導体5の幅寸法W1を一定とし、誘電体2の裏面4における放射導体5の幅寸法W2を変化させ、誘電体2の表面3と誘電体2の裏面4とにおける放射導体5の重なり面積を大きくし静電容量を大きくすれば、高次共振の周波数f2を顕著に変化させることなく、一次共振の周波数f1を低くできることが判る。
【0029】
尚、実施例5、6〜実施例9に表したように、誘電体2の裏面4における放射導体5の面積が大きくしたときに、一次の共振周波数f1が小さくなる理由は、定かではないが、接地導体10と誘電体2の裏面4における放射導体5との間に発現する静電容量と、誘電体2の表面3における放射導体5と誘電体2の裏面4における放射導体5の間に発現する静電容量とが相まって、一次の共振周波数f1が小さくなるものと考えられる。
【0030】
以下に、前記の構成を有する実施形態1の逆Fアンテナ1の作用効果を記載する。
実施の形態1の逆Fアンテナ1によれば、放射導体5を誘電体2の表面3から側面13を経て裏面4にかけて連続的に形成し、誘電体2の表面3の放射導体5部と誘電体2の裏面4の放射導体5部との間に、高次共振の周波数を低くするための静電容量を発現させたので、高次共振の周波数を所望される周波数の範囲まで低くでき、一次共振と高次共振による二つの送受信周波数帯域を得ることができる(所謂、デュアルバンドを得ることができる)。
【0031】
また実施の形態1の逆Fアンテナ1によれば、誘電体2の同一面上において放射導体5をループさせることなく、誘電体2の表面3と誘電体2の裏面4とを用い、誘電体2の表面3の放射導体5部と誘電体2の裏面4の放射導体5部との間に静電容量を発現させ、放射導体5の幅W1、W2、W3を広く形成できるので送受信周波数帯域の帯域幅を広帯域にすることができる。
【0032】
また、実施の形態1の逆Fアンテナ1によれば、誘電体2の表面3に幅W1の広い放射導体5を形成できるので、給電点6及び接地点7の位置を設定できるスペースが広がり、給電点6と接地点7との間隔や位置を容易に調整でき、所定の特性インピーダンスを得ることができる。
【0033】
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2を図面と共に説明する。
図3は本発明が適用された実施の形態2における逆Fアンテナの構成を表す斜視図、図4は同実施の形態2における逆Fアンテナの周波数特性を表す図である。
【0034】
尚、本実施の形態2における逆Fアンテナは、基本的に実施の形態1で表した逆Fアンテナ1と同じ構成なので、共通と成る構成部分の図示を省いて詳細な説明は省略し、特徴と成る部分について説明する。
図3において、21は逆Fアンテナであって、この逆Fアンテナ21は、誘電体22と、端部(所謂、自由端である)30、31側がスリット29により複数に分割され誘電体22の一端11側で連結された一対の放射導体23、24とを備えている。
【0035】
放射導体23、24は、誘電体22の表面3において側面13とは反対側の一端11に配設され信号を供給する共通の給電点6と、接地導体10と電気的に接続した接地点7とを備えている。
また、放射電極23、24は、誘電体22の表面3から側面13を経て裏面4にかけて連続的に形成され、誘電体22を介して、誘電体22の表面3の放射導体23、24部と誘電体22の裏面4の放射導体23、24部との間に、高次共振の周波数を低くするための静電容量を発現する。
【0036】
放射電極23、24は、給電点6から誘電体22の裏面4における放射導体23、24の端部30、31までの長さが相異なるように形成されている。
一方の放射導体23は、GSM(送受信周波数880MHz〜960MHz)とDCS(送受信周波数1710MHz〜1880MHz)の二つの送受信周波数帯域を得るために、給電点6から誘電体22の裏面4側に形成された放射導体23の端部30までの長さがGSMの送受信周波数帯域に対応する一次共振の周波数の略λ/4(λは波長を表す)の長さになるように形成され、一次共振の3倍の周波数を有する高次共振が誘電体22の表面3の放射導体23部と誘電体22の裏面4の放射導体23部との容量結合によってDCSの送受信周波数帯域に対応する周波数まで低くなるように形成されている。
【0037】
また、他方の放射導体24は、給電点6から誘電体22の裏面4における放射導体24の端部31までの長さが、GSMより高い所定の送受信周波数帯域とDCSより高い所定の送受信周波数帯域から成る二つの所定の送受信周波数帯域を得るために、GSMより高い所定の送受信周波数帯域に対応する一次共振の周波数の略λ/4(λは波長を表す)の長さになるように形成され、給電点6から放射導体23の端部30までの長さに較べて短く形成されている。そして、放射導体24は、一次共振及び高次共振の周波数が一方の放射導体23の一次共振及び高次共振の周波数より高めになるように形成されている。
【0038】
以下に、逆Fアンテナ21の周波数特性をシミュレーションした結果について、図4を用いて説明する。尚、シミュレーションに用いた逆Fアンテナ21の各寸法は、図3に示すWが略12mm、W1が略5mm、W2が略5mm、Lが略30mm、Tが略4mmである。
【0039】
また、図4において、横軸が送受信周波数(GHz)、縦軸がリターンロス(dB)であり、f1が放射導体23の一次共振の周波数、f2が放射導体24の一次共振の周波数、f3が放射導体23の高次共振の周波数、f4が放射導体24の高次共振の周波数である。
【0040】
本実施例は、図4に示すように、一方の放射導体23における一次共振の周波数f1、高次共振の周波数f3を用い、GSMとDCSの送受信に対応した二つの送受信周波数帯域G、Dを有し、さらに、他方の放射導体24における一次共振の周波数f2、高次共振の周波数f4を用い、他の通信システムの送受信に対応した二つの送受信周波数帯域P、Uを有することが判る。
【0041】
以下に、前記の構成を有する実施形態2の逆Fアンテナ21の作用効果を記載する。
実施の形態1の逆Fアンテナ21によれば、放射導体23、24は端部30、31側がスリット29により互いに分割されて形成されているので、図4に表したようにそれぞれの放射導体23、24によって相異なる共振周波数f1、f2、f3、f4を発現させ、4つの送受信周波数帯域(所謂、クワットバンドである)に対応できる。
【0042】
つまり、複数の放射導体23、24を並設すれば、それぞれの放射導体23、24における一次共振と高次共振とを用い、マルチバンドに対応する複数の送受信周波数帯域G、P、D、Uを発現できる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様をとることができる。
【0043】
例えば、本発明の実施の形態2によれば、分割された放射導体23、24によって、図4に表したように4つの送受信周波数帯域G、D、P、Uを発現させたが、放射導体23、24の一次共振f1、f2同士、及び高次共振f3、f4同士を、送受信周波数帯域GとP又はDとUが連結するようにずらし、二つの送受信周波数帯域を発現させても良い。この際には、放射導体23、24における一次共振の周波数f1、f2が互いにずれている周波数の分だけ一次共振による送受信周波数帯域を広帯域にでき、第1放射導体23、24における高次共振の周波数f3、f4が互いにずれている周波数の分だけ高次共振による送受信周波数帯域を広帯域にできる。
【0044】
また、本発明の実施の形態2によれば、図3に表したように、誘電体22の厚みTを均一にしたが、放射導体23が形成される範囲の厚みと放射導体24が形成される範囲の厚みを異なるように形成し、誘電体22を介して発現する静電容量が放射導体23、24において異なるようにしても良い。
【0045】
また、本発明の実施の形態1、2によれば、矩形状の誘電体2、22を用いたが、矩形状に制限されるものでなく、台形状や平行四辺形状のものを用いても良い。
また、本発明の実施の形態1、2によれば、放射導体5、23、24が誘電体2、22の表面3及び裏面4において誘電体2、22を介して静電容量を発現できるものとしたが、誘電体2、22の表面3の放射導体5、23、24と誘電体2、22の裏面4の放射導体5、23、24との間にコンデンサを付加しても良い。
【0046】
また、本発明の実施の形態1、2に記載した逆Fアンテナ1、21は、送受信する周波数に応じて各部の大きさを適宜設定すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された実施の形態における、逆Fアンテナの構成を表す斜視図である。
【図2】同実施形態における、逆Fアンテナの周波数特性を表す図である。
【図3】比較例における、逆Fアンテナの構成を表す斜視図である。
【図4】比較例における、逆Fアンテナの周波数特性を表す図である。
【符号の説明】
1、21…逆Fアンテナ、2、22…誘電体、3…誘電体の表面、4…誘電体の裏面、5,23,24…放射導体、6…給電点、7…接地点、8,9…接続端子、10…接地導体、11…一端、12…他端、13…側面、14、30,31…端部、29…スリット。
Claims (4)
- 誘電体と、該誘電体に形成された放射導体とを備え、該放射導体の一次共振と高次共振とにより複数の異なる送受信周波数帯域で信号を送受信可能な逆Fアンテナであって、
前記放射導体を、前記誘電体の表面から側面を経て裏面にかけて連続的に形成することにより、前記誘電体の表面の放射導体部と該誘電体の裏面の放射導体部との間に静電容量を発現させて、前記高次共振による信号の送受信周波数を低下させたことを特徴とする逆Fアンテナ。 - 前記放射導体は、自由端側がスリットにより複数に分割されていることを特徴とする請求項1に記載の逆Fアンテナ。
- 前記複数に分割された放射導体の一次共振及同士び高次共振同士の共振周波数を前記送受信周波数帯域の範囲内で互いにずらし、
前記一次共振による送受信周波数帯域と前記高次共振による送受信周波数帯域とを広帯域にしたことを特徴とする請求項2に記載の逆Fアンテナ。 - 前記複数に分割された放射導体は、前記誘電体の表面で前記側壁とは反対側に配置される給電点から、前記誘電体の裏面側に形成される各放射導体の端部までの長さが相異なるように形成されていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の逆Fアンテナ。
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JP2008512935A (ja) * | 2004-09-13 | 2008-04-24 | エイエムシー センチュリオン アクチボラグ | アンテナ・デバイス及びアンテナ・デバイスを備えた携帯無線通信デバイス |
JP2010028569A (ja) * | 2008-07-22 | 2010-02-04 | Samsung Electronics Co Ltd | アンテナ装置 |
JP2011166229A (ja) * | 2010-02-04 | 2011-08-25 | Sony Corp | アンテナ素子及び通信装置 |
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- 2003-02-10 JP JP2003032717A patent/JP2004247792A/ja active Pending
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