JP2005020289A - Double loop antenna for sharing multiple frequency - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双ループアンテナの技術分野に関連し、特に複数の周波数に共振することの可能な多周波共用双ループアンテナに関連する。
【0002】
【従来の技術】
この種の技術分野では、アンテナの高利得化を図る等の観点から、双ループアンテナ呼ばれるアンテナがしばしば使用されている。これは、1波長の長さを有するループアンテナを複数個対称的に並べることで、利得や指向性等の特性を強化するものである。
【0003】
図1は、従来の双ループアンテナの基本原理図を示す。双ループアンテナ10は、平衡給電線により給電を行う給電部12に接続された1対のループアンテナ14を有する。1つのループアンテナ14は、アンテナが共振すべき波長の長さに相当する長さ(1波長)を有する。また、双ループアンテナ10は、各ループアンテナ14に付随して設けられたリアクタンス調整部16を有し、これはアンテナの終端リアクタンスを調整する機能を有する。1つのループアンテナ14は、全長で1波長の長さを有するので、給電部12の近傍と調整部16の近傍とでは、位相が180度異なる。従って、ある時点で、図中の矢印18の向きに電流が流れるように給電されたとすると、リアクタンス調整部16の近辺にはこれと逆相の電流(矢印20の向きの電流)が生じる。垂直方向の電流成分は強め合うが、水平方向の電流成分は打ち消し合うので、双ループアンテナ10全体としては垂直偏波アンテナとして機能する。
【0004】
図2に示されるように、鏡像の原理を利用し、各ループアンテナの一端を接地導体に接続することで、ループアンテナの長さを半分にすることも可能である。アンテナの動作原理は図1に示すものと同様である。但し、この場合の給電形式は、平衡給電ではなく、不平衡給電となる。
【0005】
一方、近年の無線通信サービスの多様化に伴って、様々な周波数帯域でサービス提供が行われている。これら複数の周波数帯域の各々に合わせて給電アンテナを用意し、分配器や混合器のような付随する回路を無線通信装置に設けることは、装置の簡易化や低コスト化等の観点からは不利である。このため、複数の周波数に共振し得るアンテナを無線通信装置に設けることが望ましい。
【0006】
図3は、2つの周波数に共振することの可能な従来の双ループアンテナ30を示す。この双ループアンテナ30は、平衡給電線を利用して給電を行う給電部32に接続され、高周波数(第1波長)に共振する1対の第1ループアンテナ34を有する。1つの第1ループアンテナ34は、第1波長の長さを有する。更に、双ループアンテナ30は、第1ループアンテナ34各自の外側に、低周波数(第2波長)で共振する1対の第2ループアンテナ36を有する。1つの第2ループアンテナ36は、第2波長の長さを有する。このような構成を採用することで、双ループアンテナ30は、低周波数及び高周波数の何れにも選択的に同調することが可能である(このような双ループアンテナについては、例えば特許文献1参照。)。
【0007】
【特許文献1】
特開平5−63429号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図3に示されるような構成を採用すると、いくつかの問題が生じる虞がある。例えば、外側の第2ループアンテナ36を利用して低周波数(第1波長)に同調しようとする際に、給電部32と第2ループアンテナ36の間の距離が、(第1ループアンテナ34が無い場合に比較して)長くなることに起因して電力損失(通過ロス)が発生し、アンテナ効率が劣化してしまうという問題がある。また、2つの第2ループアンテナ36間の距離が長くなることに起因して、それらが給電部に接近して位置する場合に比べて、低周波数(第2波長)双ループアンテナの指向性等の特性が劣化し、ひいてはアンテナ効率を劣化させることが懸念される。
【0009】
一方、内側の第1ループアンテナ34を利用して高周波に同調しようとする場合には、外側の第2ループアンテナ36が不要なインピーダンス(主に、リアクタンス成分)を与え、第1ループアンテナ34のインピーダンスの整合性に悪影響を及ぼし、アンテナ効率を劣化させる虞がある。更には、図3に示されるような双ループアンテナ30の構成では、給電部32から遠ざかるように直列的にループアンテナ34,36を付加しているので、ループアンテナ全体の大きさが、同調する周波数の種類が増えるにつれて大きくなる。従って、このような構造は、アンテナの小型化の観点からは不利である。
【0010】
本発明は、これらの問題点の少なくとも1つを解決するためになされたものであり、複数の周波数に共振することの可能な新規な多周波共用双ループアンテナを提供することを課題とする。
【0011】
本願の別の課題は、複数の周波数に共振することが可能であって、アンテナ効率の劣化を抑制することの可能な多周波共用双ループアンテナを提供することである。
【0012】
本願の別の課題は、複数の周波数に共振することが可能であって、アンテナ全体の大きさを小さく維持することの可能な多周波共用双ループアンテナを提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、一端が給電点に電気的に接続され、他端が接地導体に電気的に接続されたループエレメントの少なくともペア1組より成る第1周波数(第1波長)に共振する第1双ループアンテナの内方に、前記第1周波数より高い周波数(第2波長)に共振するループアンテナを少なくとも1つ備えたことを特徴とする多周波共用双ループアンテナが提供される。或いは、第1双ループアンテナ内方に設けられ、一端が前記給電点に電気的に接続され、他端が接地導体に電気的に接続されたループエレメントの少なくともペア1組より成り、前記第1周波数より高い周波数である第2周波数(第2波長λH)に共振する第2双ループアンテナを有することを特徴とする多周波共用双ループアンテナが提供される。第1双ループアンテナの内方に、第1周波数より高い周波数に共振するループアンテナを設けるので、第1双ループアンテナに要する程度のスペースを確保することで、アンテナ全体を収容することが可能になる。
【0014】
本発明の他の態様によれば、第2双ループアンテナを形成するループエレメントの内、第1双ループアンテナから分岐する第2双ループアンテナの分岐点から前記接地導体に至るまでの長さが、前記第1周波数の波長の4分の1に合わせて形成される。これにより、多周波共用双ループアンテナが、第1周波数で動作する場合に、第2双ループアンテナに分岐する方向への入力インピーダンスが非常に大きくなり、その方向への電流を実質的に抑制することが可能になる。従って、アンテナ効率を劣化させずに、多周波共用双ループアンテナを第1周波数に共振させることが可能になる。
【0015】
本発明の他の態様によれば、第2双ループアンテナを形成するループエレメントの内、前記給電点から前記接地導体に至るまでの長さが、前記第2周波数の波長の2分の1より長く形成される。より具体的には、第2双ループアンテナが、前記接地導体と平行に前記分岐点から所定長だけ伸び、更に前記接地導体から離れる方向に伸びた区間を有するように形成される。このような区間の長さは、第2双ループアンテナの共振周波数である第2周波数を決定する長さには含まれないが、第1波長の4分の1の長さに設定される距離(分岐点から接地導体までの距離)には含まれる。従って、そのような区間の長さを適切に調整することで、アンテナ効率の劣化を抑制しつつ、第1,第2双ループアンテナに様々な共振周波数を設定することが可能になる。
【0016】
【発明の実施の形態】
[第1実施例]
図4は、本願第1実施例による双ループアンテナを示す図である。双ループアンテナ400は、第1周波数fL(第1波長λL)に共振する1対のループアンテナ(ループエレメント)402を有する。各々が逆U字状の形状を有するループアンテナ402の一端は給電部404に接続され、他端は接地導体部406に接続される。2つのループアンテナ402は、点Pで分岐しており、左右対称な形状を有する。ループアンテナ402は、点OPQRに沿って実質的にλL/2に等しい長さを有する。本実施例では、ループアンテナ402の他端は接地導体406に接続されているので、鏡像の原理により、1つのループアンテナ402は1波長(λL)のループアンテナと同様に機能する。
【0017】
また、双ループアンテナ400は、第1周波数より高い第2周波数fH(第2波長λH)に共振する1対のループアンテナ(ループエレメント)408を有する。各々が逆U字状の形状を有するループアンテナ408の一端も給電部404に接続され、他端は接地導体部406に接続される。2つのループアンテナ402は、点Aで分岐しており、左右対称な形状を有する。ループアンテナ408は、点OABCに沿って実質的にλH/2に等しい長さを有する。ループアンテナ408の他端も接地導体406に接続されているので、鏡像の原理により、1つのループアンテナ408は1波長(λH)のループアンテナと同様に機能する。図示されているように、第1,第2双ループアンテナ402,408の分岐点は、給電部404から所定の距離だけ隔たった場所(点A)に位置する、即ちループアンテナ402,408はOAで示される部分を共用している。
【0018】
動作時にあっては、給電部404から各ループエレメントに電流が供給される。外側のループアンテナ402を利用することで、双ループアンテナ400を第1周波数fLに共振させることができる。また、内側のループアンテナ408を利用することで、双ループアンテナ400を第1周波数fLより高い第2周波数fHに共振させることが可能になる。
【0019】
本実施例によれば、外側の双ループアンテナ402の内側に、双ループアンテナ408が設けられており、双ループアンテナ全体の大きさは外側のループアンテナ402の大きさで決定される。本実施例によれば、給電部に対して2種類の双ループアンテナ402,408が並列に接続されるので、従来のようにそれらが直列に接続される場合に比べて、双ループアンテナの大型化を抑制することが可能になる。このように、本実施例によれば、アンテナ全体の大きさを小さく維持することの可能な多周波共用双ループアンテナが得られる。
【0020】
ところで、内側のループアンテナ408は、外側のループアンテナ402よりも給電部404に接近して設けられている。このため、外側のループアンテナ402を第1周波数fL(第1波長λL)に共振させる場合に、内側のループアンテナ408内の斜線で示す部分(ABCに沿う部分)が、外側のループアンテナ402に余分なインピーダンス(特に、容量成分)を付加し、アンテナ効率を劣化させてしまう虞がある。しかし、以下に説明されるように、この問題は、斜線で示される部分を適切な長さに調整することによって解決される。
【0021】
図5は、一端が接地電位に短絡された分布定数線路を示す。この線路に高周波信号を点Aから与える場合に、線路の長さが信号波長の4分の1に設定されていたとすると、点Aから見た入力インピーダンスは無限大となる。即ち、高周波信号は線路に流れない。
【0022】
このような性質を利用して、図4に示す内側のループアンテナ408の長さを規定する。即ち、斜線で示した部分(ABC)の長さが、外側のループアンテナの共振する第1周波数の波長の4分の1(λL/4)に設定される。このようにすると、外側のループアンテナ402を第1周波数fLに共振させる場合に、点AからB,C側への入力インピーダンスは無限大になり、内側のループアンテナ408を流れる電流は実質的にゼロになり、外側のループアンテナ402に効率的に給電することが可能になる。このように、内側のループアンテナ408の長さを適切に調整することができれば、アンテナ効率を劣化させずに、複数の周波数に共振することの可能な双ループアンテナが得られる。
【0023】
なお、内側のループアンテナ408を第2周波数fH(第2波長λH)に共振させる場合に、外側のループアンテナ402に起因するアンテナ効率の劣化は無視し得る程度に小さいことが本願発明者等の研究により確認されている。これは、給電部404に近い内側のループアンテナ408が共振状態に達している状況では、給電部に並列に接続された外側のループアンテナ402に流れ込む電流は無視できる程度に少ないためであると推察される。ちなみに、図3に示されるような従来の双ループアンテナ30では、各ループアンテナ34,36が、本願実施例とは異なり直列に接続されている。このため、給電部32からの電流は、常に内側のループアンテナ34及び外側のループアンテナ36の両者に流れざるを得ず、アンテナ効率を大きく劣化させてしまうことが懸念される。
【0024】
[第2実施例]
図6は、本願第2実施例による双ループアンテナを示す図である。第1実施例と同様に、双ループアンテナ600は、第1周波数fL(第1波長λL)に共振する1対のループアンテナ602を有する。各ループアンテナ602の一端は給電部604に接続され、他端は接地導体部606に接続される。2つのループアンテナ602は、点Pで分岐しており、左右対称な形状を有する。ループアンテナ602は、点OPQRに沿って実質的にλL/2に等しい長さを有する。
【0025】
また、双ループアンテナ600は、第1周波数fLより高い第2周波数fH(第2波長λH)に共振する1対のループアンテナ608を有する。各ループアンテナ608の一端も給電部604に接続され、他端は接地導体部606に接続される。2つのループアンテナ602は、点Aで分岐しており、左右対称な形状を有する。図示されているように、ループアンテナ602,608はOAで示される部分(所定長の導電性要素)を共用している。更に、本実施例による内側のループアンテナ608は、分岐点Aから接地導体部606に対して平行に伸び(AB)、接地導体部606から離れる方向に曲がり(BC)、再び接地導体部606に対して平行に伸びた後に(CD)、接地導体部へ向かう(DE)形状を有する。
【0026】
動作時にあっては、給電部604から各ループアンテナに電流が供給される。外側のループアンテナ602を利用することで、双ループアンテナ600を第1周波数に共振させることができる。また、内側のループアンテナ608を利用することで、双ループアンテナ600を第1周波数より高い第2周波数に共振させることが可能になる。
【0027】
本実施例では、内側のループアンテナ608は、分岐点Aから接地導体部606に平行に伸び、屈曲点B,C,Dを経て接地導体部(点E)に到達する形状を有する。内側のループアンテナ608が第2周波数fHに共振するためには、OA及びBCDEに沿う部分(OABCDE全体のうち、ABを除いた部分)の長さが実質的にλH/2に等しいことを要する。言い換えれば、内側のループアンテナ608の全長OABCDEは、λH/2よりも、ABの分だけ長い。このように、ABで示される部分の長さは、内側のループアンテナ608に対する給電線として機能するが、ループアンテナ608の共振周波数(共振波長)を定める要因ではない点に留意を要する。更に、第1周波数fLに共振する外側のループアンテナ602を利用する場合に、内側のループアンテナ608が余分なインピーダンス成分を生じないようにするには、分岐点Aから点Eに至る線路の長さ(ABCDEの長さ)がλL/4に等しいことを要する。即ち、ABで示される部分の長さは、λL/4のショートスタブを形成する要因になる点に留意を要する。
【0028】
このように、共振する第2周波数fHを決定する要因にはならないが、λL/4のショートスタブを形成する要因になるような区間ABを内側のループアンテナに設けることで、アンテナを設計する自由度が大幅に拡大される。図4に示される例では、OABCの部分の長さがλH/2であり、その一部であるABCの部分の長さがλL/4であることを要するので、第1及び第2波長λL,λHを任意に選択することは困難である。これに対して、本実施例では、区間ABの長さを変化させることで、アンテナ効率を劣化させずに、様々な波長の組み合わせ(λL,λH)を任意に選択することが可能になる。
【0029】
図7は、双ループアンテナの電圧定在波比(VSWR)と周波数に関するシミュレーション例を示す。横軸は周波数を示す。縦軸は電圧定在波比又はリターンロスを示し、縦軸上方に向かうほどリターンロスが大きくなり、縦軸下方に向かうほどリターンロスが小さくなることを示す。このシミュレーションは、低周波数fLにのみ共振し得る従来の双ループアンテナ(図2に示されるような形状を有する。)について行われている。グラフに示されているように、共振周波数fLの所でリターンロスが非常に小さくなり、その周波数近辺で優れたアンテナ効率を与えることが分かる。
【0030】
図8も、図7と同様に、双ループアンテナの反射率と周波数に関するシミュレーション例を示すが、このシミュレーションは、高周波数fHにのみ共振し得る従来の双ループアンテナ(図2に示されるような形状を有する。)について行われている。グラフに示されているように、共振周波数fHの所でリターンロスが非常に小さくなり、その周波数近辺で優れたアンテナ効率を与えることが分かる。
【0031】
図9も、双ループアンテナの反射率と周波数に関するシミュレーション例を示す。このシミュレーションは、低周波数fLだけでなく高周波数fHにも共振し得る双ループアンテナ(図4に示されるような形状を有する。)について行われている。但し、内側のループアンテナの分岐点以降の長さ(ABC)は、λL/4に調整されていない。グラフに示されているように、共振周波数fL及びfHの所でリターンロスが小さくなっており、高周波数fHの近辺では優れたアンテナ効率を与えることが分かる。しかしながら、内側のループアンテナの長さが適切に調整されていないことに起因して、低周波数fL近辺におけるリターンロスが、図7に示される場合に比較して増加していることが分かる。したがって、その分だけアンテナ効率が劣化してしまう。
【0032】
図10も、双ループアンテナの反射率と周波数に関するシミュレーション例を示す。このシミュレーションは、低周波数fLだけでなく高周波数fHにも共振する双ループアンテナについて行われ、内側のループアンテナの分岐点以降の長さが、λL/4に調整されている(図6に示されるような形状を有する。)。グラフに示されているように、共振周波数fL及びfHの両者でリターンロスが非常に小さくなっており、高周波数fHだけでなく低周波数fL近辺でも優れたアンテナ効率を与えることが分かる。
【0033】
本実施例では、内側のループアンテナに、区間AB(図6)のような調整部を設けていたが、そのような調整部を外側のループアンテナに設けることも可能である。即ち、外側のループアンテナの形状を、図6のOABCDで示されるような形状にすることも可能であるし、更には、内外両側のアンテナにそのような調整部を設けることも可能である。いずれにせよ、(a)内側及び外側のループアンテナが各自の共振周波数で共振するようにそれらの長さが設定されること(共振する波長に合わせて設定されること)、(b)内側のループアンテナが、一端が接地導体部に短絡されたλL/4の長さを有する分布定数線路(λL/4のショートスタブ)を形成すること等の条件を満足すればよいからである。
【0034】
以上に説明した本願実施例では、外側のループアンテナと内側のループアンテナが、OAの部分を共有するように形成されていたが、本発明はそのような態様に限定されない。例えば、図11に示されるように、内側及び外側のループアンテナが、給電点Oから別々に分岐するようにしてもよい。この場合は、外側のループアンテナにおけるOPQRの部分の長さがλL/2に等しく、内側のループアンテナにおけるOABCの部分の長さがλH/2に等しく設定され、更にそのOABCの部分の長さがλL/4に設定される。尚、図11に示される例にも図6の区間ABのような部分を導入することで、設計の自由度を拡大することが可能である。また、図11のOPやOAの部分のように、ループエレメントが直角以外の角度で折れ曲がる折れ線で形成されるようにすることも可能である。折れ曲がる角度を変更することで、ループエレメントの長さを調整することが可能になる。このことも設計の自由度を大きくすることに寄与し得る。
【0035】
本願実施例では、双ループアンテナを形成するループアンテナの形状(OPQR、OABC、OABCDE)は、四角形又は折れ線状の形状を有するように形成されていたが、このことは本発明に必須でなく、直線や曲線より成る他の形状を採用することも可能である。例えば、ループアンテナを円周の一部に合わせて形成することも可能である。但し、双ループアンテナの占める面積を小さくする観点からは、本願実施例のように折れ線形状の線要素を採用することが望ましい。逆に、ループアンテナが多くの面積を囲むようにする観点からは、その形状を円形にすることが好ましい。
【0036】
本願実施例による双ループアンテナでは、外側のループアンテナと内側のループアンテナが実質的に同一平面に形成されていた。しかし、このことは本発明に必須ではなく、例えば内側のループアンテナと外側のループアンテナが異なる平面に位置するように双ループアンテナを形成することも可能である。但し、作りやすさ等の観点からは、内外両方のループアンテナを同一平面に形成することが好ましい。
【0037】
本願実施例による双ループアンテナは、高低2種類の周波数に共振するように形成されていたが、必要に応じて、3周波以上の周波数に共振するように双ループアンテナを形成することも可能である。
【0038】
本願実施例による双ループアンテナは、接地導体部を確保することの可能な任意の場所に設けることが可能である。例えば、車両のボディを接地導体部とし、ループアンテナを、デフォッガー(defogger)パターンのように窓ガラスに形成することが可能である。また、窓ガラスだけでなく、双ループアンテナを、ルーフトップ型アンテナ、ルーフサイド型アンテナ、トランクリッド型アンテナのような室外アンテナとして、又は車内設置型アンテナ(室内アンテナ)として形成することも可能である。
【0039】
【発明の効果】
以上のように本発明による多周波共用双ループアンテナによれば、アンテナ効率の劣化を抑制しつつ、複数の周波数に共振することが可能になる。また、アンテナ全体の大きさを小さく維持することも可能になる。
【0040】
【図面の簡単な説明】
【図1】双ループアンテナの原理図を示す。
【図2】別の双ループアンテナを示す図である。
【図3】2つの周波数に共振することの可能な従来の双ループアンテナを示す図である。
【図4】本願第1実施例による双ループアンテナを示す図である。
【図5】一端が接地電位に短絡された分布定数線路を示す図である。
【図6】本願第2実施例による双ループアンテナを示す図である。
【図7】双ループアンテナの反射率と周波数に関するシミュレーション例を示す図である。
【図8】双ループアンテナの反射率と周波数に関するシミュレーション例を示す図である。
【図9】双ループアンテナの反射率と周波数に関するシミュレーション例を示す図である。
【図10】双ループアンテナの反射率と周波数に関するシミュレーション例を示す図である。
【図11】双ループアンテナの変形例を示す図である。
【符号の説明】
10 双ループアンテナ
12 給電部
14 ループアンテナ
16 終端リアクタンス部
30 双ループアンテナ
32 給電部
34 高周波用のループアンテナ
36 低周波用のループアンテナ
400 双ループアンテナ
402 低周波用のループアンテナ
404 給電部
406 接地導体部
408 高周波用のループアンテナ
600 双ループアンテナ
602 低周波用のループアンテナ
604 給電部
606 接地導体部
608 高周波用のループアンテナ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the technical field of dual-loop antennas, and particularly to a multi-frequency dual loop antenna capable of resonating at a plurality of frequencies.
[0002]
[Prior art]
In this type of technical field, an antenna called a double loop antenna is often used from the viewpoint of increasing the antenna gain. This enhances characteristics such as gain and directivity by arranging a plurality of loop antennas having a length of one wavelength symmetrically.
[0003]
FIG. 1 shows a basic principle diagram of a conventional double loop antenna. The
[0004]
As shown in FIG. 2, it is also possible to halve the length of the loop antenna by using the principle of mirror image and connecting one end of each loop antenna to a ground conductor. The operating principle of the antenna is the same as that shown in FIG. However, the power supply type in this case is not balanced power supply but unbalanced power supply.
[0005]
On the other hand, with the recent diversification of wireless communication services, services are provided in various frequency bands. Providing a feeding antenna for each of these multiple frequency bands and providing an associated circuit such as a distributor or a mixer in the wireless communication device is disadvantageous from the viewpoint of simplification of the device and cost reduction. It is. For this reason, it is desirable to provide the wireless communication apparatus with an antenna that can resonate with a plurality of frequencies.
[0006]
FIG. 3 shows a conventional
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-5-63429
[Problems to be solved by the invention]
However, when the configuration as shown in FIG. 3 is adopted, there may be some problems. For example, when the outer
[0009]
On the other hand, when trying to tune to a high frequency using the inner
[0010]
The present invention has been made to solve at least one of these problems, and an object thereof is to provide a novel multi-frequency dual loop antenna capable of resonating at a plurality of frequencies.
[0011]
Another problem of the present application is to provide a multi-frequency dual loop antenna that can resonate at a plurality of frequencies and can suppress deterioration in antenna efficiency.
[0012]
Another object of the present application is to provide a multi-frequency dual loop antenna that can resonate at a plurality of frequencies and can keep the overall size of the antenna small.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, a first frequency (first wavelength) comprising at least one pair of loop elements, one end of which is electrically connected to a feeding point and the other end is electrically connected to a ground conductor. Provided is a multi-frequency dual loop antenna comprising at least one loop antenna that resonates at a frequency (second wavelength) higher than the first frequency inside the resonant first dual loop antenna. . Alternatively, the first dual-loop antenna is provided at least one pair of loop elements, one end of which is electrically connected to the feeding point and the other end is electrically connected to a ground conductor. There is provided a multi-frequency dual loop antenna having a second dual loop antenna that resonates at a second frequency (second wavelength λ H ) that is higher than the frequency. Since a loop antenna that resonates at a frequency higher than the first frequency is provided inside the first double-loop antenna, it is possible to accommodate the entire antenna by securing a space required for the first double-loop antenna. Become.
[0014]
According to another aspect of the present invention, the length from the branch point of the second double loop antenna branched from the first double loop antenna to the ground conductor among the loop elements forming the second double loop antenna is , And is formed in accordance with a quarter of the wavelength of the first frequency. As a result, when the multi-frequency dual loop antenna operates at the first frequency, the input impedance in the direction branching to the second dual loop antenna becomes very large, and the current in that direction is substantially suppressed. It becomes possible. Therefore, the multi-frequency dual loop antenna can be resonated with the first frequency without deteriorating the antenna efficiency.
[0015]
According to another aspect of the present invention, the length from the feed point to the ground conductor among the loop elements forming the second dual loop antenna is less than half the wavelength of the second frequency. Long formed. More specifically, the second double-loop antenna is formed to have a section extending in parallel with the ground conductor from the branch point by a predetermined length and further extending away from the ground conductor. The length of such a section is not included in the length for determining the second frequency, which is the resonance frequency of the second double-loop antenna, but is a distance set to a quarter length of the first wavelength. (Distance from branch point to ground conductor) is included. Therefore, by appropriately adjusting the length of such a section, it is possible to set various resonance frequencies for the first and second double-loop antennas while suppressing deterioration in antenna efficiency.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First embodiment]
FIG. 4 is a diagram showing a twin loop antenna according to the first embodiment of the present application. The
[0017]
The
[0018]
During operation, a current is supplied from the
[0019]
According to the present embodiment, the
[0020]
By the way, the
[0021]
FIG. 5 shows a distributed constant line with one end shorted to ground potential. When a high-frequency signal is applied to this line from point A, if the length of the line is set to ¼ of the signal wavelength, the input impedance viewed from point A becomes infinite. That is, the high frequency signal does not flow on the line.
[0022]
Utilizing such properties, the length of the
[0023]
Note that when the
[0024]
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a diagram showing a twin-loop antenna according to the second embodiment of the present application. Similar to the first embodiment, the dual-
[0025]
In addition, the
[0026]
During operation, a current is supplied from the
[0027]
In the present embodiment, the
[0028]
Thus, while not a factor in determining the second frequency f H that resonates, by providing a section AB as a factor to form a short stub of the lambda L / 4 to the inside of the loop antenna, the design of the antenna The degree of freedom to do is greatly expanded. In the example shown in FIG. 4, since the length of the OABC portion is λ H / 2 and the length of the ABC portion that is a part of the length is λ L / 4, the first and second It is difficult to arbitrarily select the wavelengths λ L and λ H. On the other hand, in this embodiment, by changing the length of the section AB, it is possible to arbitrarily select various combinations of wavelengths (λ L , λ H ) without deteriorating the antenna efficiency. Become.
[0029]
FIG. 7 shows a simulation example regarding the voltage standing wave ratio (VSWR) and the frequency of the twin loop antenna. The horizontal axis indicates the frequency. The vertical axis indicates the voltage standing wave ratio or the return loss, and the return loss increases as it goes upward along the vertical axis, and the return loss decreases as it goes downward along the vertical axis. This simulation has been performed for conventional twin loop antenna may resonate only at a low frequency f L (. Having a shape as shown in FIG. 2). As shown in the graph, return loss at the resonance frequency f L is very small, it can be seen to provide excellent antenna efficiency near that frequency.
[0030]
Figure 8 also, as similar to FIG. 7 shows a simulation example of the reflectance and the frequency of the bi-loop antenna, this simulation, conventional twin loop antenna may resonate only at a high frequency f H that (shown in Figure 2 Have a shape of As shown in the graph, it can be seen that the return loss becomes very small at the resonance frequency f H , and excellent antenna efficiency is provided in the vicinity of the frequency.
[0031]
FIG. 9 also shows a simulation example regarding the reflectance and frequency of the dual loop antenna. This simulation has been performed for may resonate in higher frequency f H as well as the low frequency f L double loop antenna (. Having a shape as shown in FIG. 4). However, the length (ABC) after the branch point of the inner loop antenna is not adjusted to λ L / 4. As shown in the graph, and return loss is reduced at the resonance frequency f L and f H, it is found to provide excellent antenna efficiency in the vicinity of the high frequency f H. However, due to the length of the inner loop antenna is not properly adjusted, return loss in the vicinity low frequency f L is seen to be increased as compared with the case shown in FIG. Therefore, the antenna efficiency is deteriorated accordingly.
[0032]
FIG. 10 also shows a simulation example regarding the reflectance and frequency of the dual loop antenna. This simulation is performed for a double loop antenna that resonates not only at the low frequency f L but also at the high frequency f H, and the length after the branch point of the inner loop antenna is adjusted to λ L / 4 (see FIG. 6 has a shape as shown in FIG. As shown in the graph, the resonance frequency f L and has become very small return loss in both f H, to provide excellent antenna efficiencies even at low frequency f L around not only the high frequency f H I understand.
[0033]
In the present embodiment, the inner loop antenna is provided with the adjustment section as in the section AB (FIG. 6). However, such an adjustment section may be provided on the outer loop antenna. That is, the shape of the outer loop antenna can be made as shown by OABCD in FIG. 6, and furthermore, such an adjustment unit can be provided on both the inner and outer antennas. In any case, (a) the lengths of the inner and outer loop antennas are set so as to resonate at their resonance frequencies (set according to the resonating wavelength), and (b) the inner loop antennas. loop antenna, since one end may be satisfied conditions such to form a distributed constant line having a length of lambda L / 4 shorted (short stub of λ L / 4) in the ground conductor.
[0034]
In the embodiment described above, the outer loop antenna and the inner loop antenna are formed so as to share the OA portion, but the present invention is not limited to such an embodiment. For example, as shown in FIG. 11, the inner and outer loop antennas may be branched separately from the feeding point O. In this case, the length of the OPQR portion in the outer loop antenna is set equal to λ L / 2, the length of the OABC portion in the inner loop antenna is set equal to λ H / 2, and the length of the OABC portion The length is set to λ L / 4. In addition, it is possible to expand the degree of freedom of design by introducing a portion like section AB in FIG. 6 into the example shown in FIG. Further, like the OP and OA portions in FIG. 11, the loop element may be formed by a broken line that bends at an angle other than a right angle. The length of the loop element can be adjusted by changing the bending angle. This can also contribute to increasing the degree of design freedom.
[0035]
In the embodiment of the present application, the shape of the loop antenna (OPQR, OABC, OABCDE) forming the double loop antenna is formed to have a quadrangular or polygonal shape, but this is not essential to the present invention. It is also possible to adopt other shapes consisting of straight lines and curves. For example, it is also possible to form a loop antenna in accordance with a part of the circumference. However, from the viewpoint of reducing the area occupied by the twin loop antenna, it is desirable to employ a polygonal line element as in the present embodiment. Conversely, it is preferable to make the shape of the loop antenna circular from the viewpoint of enclosing a large area.
[0036]
In the dual loop antenna according to the embodiment of the present application, the outer loop antenna and the inner loop antenna are formed substantially in the same plane. However, this is not essential to the present invention. For example, it is possible to form a dual loop antenna so that the inner loop antenna and the outer loop antenna are located in different planes. However, it is preferable to form both the inner and outer loop antennas on the same plane from the viewpoint of ease of manufacturing.
[0037]
Although the double loop antenna according to the embodiment of the present invention is formed so as to resonate at two types of high and low frequencies, it is also possible to form the double loop antenna so as to resonate at a frequency of three or more frequencies as necessary. is there.
[0038]
The double loop antenna according to the embodiment of the present application can be provided at any place where the ground conductor portion can be secured. For example, the vehicle body can be a ground conductor, and the loop antenna can be formed on the window glass like a defogger pattern. In addition to the window glass, it is also possible to form a dual-loop antenna as an outdoor antenna such as a roof top antenna, roof side antenna, trunk lid antenna, or as an in-vehicle antenna (indoor antenna). is there.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, the multi-frequency dual loop antenna according to the present invention can resonate with a plurality of frequencies while suppressing deterioration of the antenna efficiency. It is also possible to keep the size of the entire antenna small.
[0040]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a principle diagram of a twin-loop antenna.
FIG. 2 is a diagram showing another twin-loop antenna.
FIG. 3 is a diagram showing a conventional double loop antenna capable of resonating at two frequencies.
FIG. 4 is a diagram showing a twin-loop antenna according to the first embodiment of the present application.
FIG. 5 is a diagram showing a distributed constant line whose one end is short-circuited to a ground potential.
FIG. 6 is a diagram showing a twin-loop antenna according to a second embodiment of the present application.
FIG. 7 is a diagram showing a simulation example regarding the reflectance and frequency of a twin-loop antenna.
FIG. 8 is a diagram showing a simulation example regarding the reflectance and frequency of a dual-loop antenna.
FIG. 9 is a diagram illustrating a simulation example regarding the reflectivity and frequency of a dual-loop antenna.
FIG. 10 is a diagram showing a simulation example regarding the reflectance and frequency of a twin-loop antenna.
FIG. 11 is a diagram showing a modification of the dual loop antenna.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (12)
第1双ループアンテナ内方に設けられ、一端が前記給電点に電気的に接続され、他端が接地導体に電気的に接続されたループエレメントの少なくともペア1組より成り、前記第1周波数より高い周波数である第2周波数に共振する第2双ループアンテナ
を有することを特徴とする多周波共用双ループアンテナ。A first double loop antenna resonating at a first frequency comprising at least one pair of loop elements, one end of which is electrically connected to the feeding point and the other end of which is electrically connected to the ground conductor;
It is provided inside the first twin loop antenna, and is composed of at least one pair of loop elements in which one end is electrically connected to the feeding point and the other end is electrically connected to a ground conductor. A multi-frequency dual loop antenna comprising a second dual loop antenna resonating at a second frequency which is a high frequency.
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