JP2005159813A - Multifrequency resonance type inverted f antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、周波数を切り換えて使用する無線装置などに用いられ、複数の周波数で電波の送受信を行う多周波共振型逆F型アンテナに関するものである。 The present invention relates to a multi-frequency resonance type inverted-F antenna that is used in a wireless device that switches frequencies and uses radio waves at a plurality of frequencies.
近年、周波数が異なる複数の無線LANシステムの規格が成立し、無線LAN装置に接続されるアンテナにおいても、複数の周波数帯で使用可能な小型のアンテナが求められている。そのようなアンテナとしては、全体の長さが波長の4分の1程度と短く、また低背化も可能な逆F型アンテナを用いて、そのアンテナを複数の周波数で共振させるのが好ましいと考えられる。 In recent years, standards for a plurality of wireless LAN systems having different frequencies have been established, and there is a demand for a small antenna that can be used in a plurality of frequency bands as an antenna connected to a wireless LAN device. As such an antenna, it is preferable to use an inverted F-type antenna whose overall length is as short as a quarter of the wavelength and which can be shortened, and to resonate the antenna at a plurality of frequencies. Conceivable.
そこで、従来は、逆F型アンテナにおいて、コイルとコンデンサから成る複数の共振回路を設けて、放射素子の長さ、および給電点から短絡板までの距離を周波数によって切り換えることにより、複数の周波数で共振する多周波共振型逆F型アンテナを実現している(例えば特許文献1参照。)。 Therefore, conventionally, in an inverted-F antenna, a plurality of resonance circuits composed of a coil and a capacitor are provided, and the length of the radiating element and the distance from the feeding point to the short-circuit plate are switched according to the frequency. A resonating multi-frequency resonant inverted-F antenna is realized (see, for example, Patent Document 1).
以下、特許文献1に記載されている従来の多周波共振型逆F型アンテナについて説明する。図7は従来の多周波共振型逆F型アンテナの構成図であり、低い第1の周波数f1と高い第2の周波数f2で共振するアンテナである。 Hereinafter, a conventional multi-frequency resonance type inverted-F antenna described in Patent Document 1 will be described. FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional multi-frequency resonance type inverted-F antenna, which is an antenna that resonates at a low first frequency f1 and a high second frequency f2.
図7において5はグランド板であり、給電線(同軸ケーブル)6の外部導体が接続される。7は放射素子部であり、グランド板5上に所定間隔で平行に設けられる。放射素子部7の所定位置には前記給電線6の中心導体が接続され、その所定位置が給電点P0となっている。
In FIG. 7,
給電点P0と放射素子部7の端部P1との間の所定位置には、コンデンサ1とコイル2からなり、共振周波数がf2と一致している並列共振回路8が挿入されている。
At a predetermined position between the feeding point P0 and the end portion P1 of the radiating element unit 7, a parallel
放射素子部7の他端P2は、ショートピン9でグランド板5に接地される。この他端P2と前記給電点P0との間において、放射素子部7の所定の位置P3には、コンデンサ3とコイル4からなり、共振周波数がf1と一致する直列共振回路10が、グランド板5との間に接続される。
The other end P <b> 2 of the radiating element unit 7 is grounded to the
放射素子部7の長さは、低い第1の周波数f1における波長(以下λ1と称する)の4分の1(λ1/4)と一致し、並列共振回路8と直列共振回路10との距離は、高い第2の周波数f2における波長(以下λ2と称する)の4分の1(λ2/4)と一致する。また、λ1に対する給電点P0からショートピン9の接続点P2までの距離の比と、λ2に対する給電点P0から直列共振回路10の接続点P3までの距離の比が一致するように、給電点P0と直列共振回路10が設置されている。
The length of the radiating element unit 7 coincides with a quarter (λ1 / 4) of the wavelength (hereinafter referred to as λ1) at the low first frequency f1, and the distance between the parallel
以上のように構成された従来の多周波共振型逆F型アンテナの動作について説明する。並列共振回路8は高い第2の周波数f2で共振するため、周波数がf2のときは、給電点P0から並列共振回路8の手前の点P4までの放射素子部7が、放射素子として働く。この部分の長さはλ2/4であるので、放射素子の長さは周波数f2において最適に調整される。一方、第1の周波数f1のときは、並列共振回路8のインピーダンスが低いため、給電点P0から放射素子部7の先端P1までが放射素子として働き、放射素子部7の長さはλ1/4のため、放射素子の長さは周波数f1においても最適に調整される。
The operation of the conventional multi-frequency resonance type inverted-F antenna configured as described above will be described. Since the parallel
ところで、多周波共振型のアンテナでは、共振周波数によってアンテナの入力インピーダンスが変化しないことも、アンテナと高周波信号源との整合をとるために必要である。逆F型アンテナでは、入力インピーダンスは、波長に対する給電点からショートピン9までの距離の比に大きく関係しているため、周波数f1と周波数f2で、この比が変わらないようにしなければならない。 By the way, in the multi-frequency resonance type antenna, it is also necessary for matching the antenna and the high frequency signal source that the input impedance of the antenna does not change depending on the resonance frequency. In the inverted F-type antenna, the input impedance is largely related to the ratio of the distance from the feeding point to the short pin 9 with respect to the wavelength, so this ratio must be kept unchanged between the frequency f1 and the frequency f2.
直列共振回路10は、周波数f2でインピーダンスが低くなり、その点で放射素子部7とグランド板5を短絡し、周波数f1ではインピーダンスが高く開放状態となる。また、λ1に対する給電点P0からショートピン9までの距離の比と、λ2に対する給電点P0から直列共振回路10までの距離の比が一致するように、給電点P0と直列共振回路10の位置を定めている。よって、周波数f1と周波数f2において、波長に対する給電点P0から放射素子部7が短絡される点P2までの距離との比は一致し、アンテナの入力インピーダンスを同じ値に保つことができる。
The series
このようにして、放射素子の長さと、給電点P0から接地点P2までの距離が、f1とf2の両方の周波数で最適化されるため、両方の周波数で効率よく電波の送受信を行うことができる。
前記の低い周波数f1と高い周波数f2で電波の送受信を行う逆F型アンテナでは、送受信する周波数が直列共振回路、および並列共振回路の共振周波数である周波数f2から離れると、直列共振回路ではインピーダンスが上がり、並列共振回路ではインピーダンスが下がるため、放射素子の両端まで高周波信号が達し、その周波数ではアンテナは共振しなくなってしまう。そのため、高い周波数f2近傍の電波が効率よく送受信できる周波数範囲は狭い範囲に限られるという問題点がある。 In the inverted F-type antenna that transmits and receives radio waves at the low frequency f1 and the high frequency f2, the impedance of the series resonance circuit is reduced when the frequency to be transmitted and received is away from the frequency f2 that is the resonance frequency of the series resonance circuit and the parallel resonance circuit. As the impedance increases in the parallel resonant circuit, a high-frequency signal reaches both ends of the radiating element, and the antenna no longer resonates at that frequency. Therefore, there is a problem that the frequency range in which radio waves near the high frequency f2 can be efficiently transmitted and received is limited to a narrow range.
本発明は、上記の問題点を解決し、複数の周波数帯の電波を効率良く送受信することのできる小型で利便性の高い多周波共振型逆F型アンテナを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a small and highly convenient multi-frequency resonance type inverted-F antenna that can efficiently transmit and receive radio waves in a plurality of frequency bands.
本発明は、放射素子の長さ、および給電点から接地点までの距離を、導通と非導通を切り換えるスイッチで、切り換えることを主要な特徴とする。 The main feature of the present invention is that the length of the radiating element and the distance from the feeding point to the ground point are switched by a switch that switches between conduction and non-conduction.
本発明の多周波共振型逆F型アンテナによれば、広い周波数で導通と非導通を切り換えることができる、回路の共振現象を利用しないスイッチを用いて、放射素子の長さ、および給電点から接地点までの距離を切り換えることで、複数の周波数帯の電波を効率良く送受信することのできる小型で利便性の高い逆F型アンテナを実現することができる。 According to the multi-frequency resonant inverted-F antenna of the present invention, a switch that can switch between conduction and non-conduction at a wide frequency and that does not use the resonance phenomenon of the circuit is used. By switching the distance to the ground point, a small and highly convenient inverted F-type antenna that can efficiently transmit and receive radio waves in a plurality of frequency bands can be realized.
本発明は、複数の周波数帯の電波を効率良く送受信することのできる小型で利便性の高いアンテナを提供するという目的を、放射素子の長さ、および給電点から接地点までの距離を、導通と非導通を切り換えるスイッチで切り換えることにより実現した。 The object of the present invention is to provide a small and highly convenient antenna capable of efficiently transmitting and receiving radio waves in a plurality of frequency bands, with the length of the radiating element and the distance from the feed point to the ground point being conducted. It was realized by switching with a switch that switches between non-conduction and non-conduction.
上記課題を解決するためになされた第1の発明は、放射素子が、短絡部を有する第1の放射素子部と、給電点を有する第2の放射素子部で構成された逆F型アンテナであって、第2の放射素子部において、給電点に対し第1の放射素子部とは反対側の端部の間に第1
のスイッチング回路を設け、第2の放射素子部において、給電点に対し第1の放射素子部側の端部の間の点とグランドとの間に第2のスイッチング回路を設けた多周波共振型逆F型アンテナとしたものであり、アンテナが共振する低い周波数、高い周波数の両方で、電波の送受信を広帯域で効率よく行わせる作用を有する。
A first invention made to solve the above problem is an inverted F-type antenna in which a radiating element is composed of a first radiating element part having a short circuit part and a second radiating element part having a feeding point. In the second radiating element portion, the first radiating element is disposed between the end opposite to the first radiating element portion with respect to the feeding point.
A multi-frequency resonance type in which a second switching circuit is provided between a point between the end on the first radiating element side with respect to the feeding point and the ground in the second radiating element part. This is an inverted F-type antenna, and has an effect of efficiently transmitting and receiving radio waves in a wide band at both low and high frequencies at which the antenna resonates.
上記課題を解決するためになされた第2の発明は、放射素子が、第1の放射素子部と、第1の放射素子部と直流的に分離されるとともに交流的に結合された第2の放射素子部と、第2の放射素子部と直流的に分離されるとともに交流的に結合された第3の放射素子部で構成され、第1の放射素子部には短絡部を設け、第2の放射素子部には給電点を設け、第3の放射素子部の途中に第1のスイッチング回路を設け、第2の放射素子部において、給電点に対し第1の放射素子側の端部の間の点とグランドとの間に第2のスイッチング回路を設けた多周波共振型逆F型アンテナとしたものであり、電気的手段によってスイッチング回路を切り換えることができ、アンテナが共振する低い周波数、高い周波数の両方で、広帯域にわたって効率よく電波の送受信を行うことができるとともに、周波数の切り換えが簡単で、アンテナの利便性を高められる作用を有する。 A second invention made to solve the above-described problem is a second radiating element in which the radiating element is separated from the first radiating element part and the first radiating element part in a DC manner and coupled in an AC manner. The radiating element unit is constituted by a third radiating element unit which is separated from the second radiating element unit in a direct current and is coupled in an alternating manner, and the first radiating element unit is provided with a short-circuit portion, The radiating element portion is provided with a feeding point, a first switching circuit is provided in the middle of the third radiating element portion, and in the second radiating element portion, the end of the first radiating element side with respect to the feeding point is provided. A multi-frequency resonant inverted F-type antenna having a second switching circuit provided between the point in between and the ground, the switching circuit can be switched by electrical means, and a low frequency at which the antenna resonates, Efficient power over a wide band at both high frequencies It is possible to transmit and receive, the switching frequency is easy, has the effect of enhanced usability of the antenna.
上記課題を解決するためになされた第3の発明は、放射素子が、第1の放射素子部と、第1の放射素子部と直流的に分離されるとともに交流的に結合された第2の放射素子部で構成され、第1の放射素子部には短絡部を設け、第2の放射素子部には給電点を設け、第2の放射素子部の給電点と端部との間に第1のスイッチング回路を設け、第2の放射素子部の給電点と第1の放射素子側の端部の間とグランドとの間に第2のスイッチング回路を設けた多周波共振型逆F型アンテナとしたものであり、多周波共振型逆F型アンテナの構造を簡素化する作用を有する。 According to a third aspect of the invention made to solve the above-described problem, the radiating element is a first radiating element part, and a second radiating element part is separated from the first radiating element part in a DC manner and coupled in an AC manner. The first radiating element portion is provided with a short-circuit portion, the second radiating element portion is provided with a feeding point, and the second radiating element portion is provided between the feeding point and the end portion. 1 is a multi-frequency resonance type inverted F-type antenna provided with a second switching circuit between a feeding point of the second radiating element section, an end on the first radiating element side, and a ground. And has the effect of simplifying the structure of the multi-frequency resonant inverted-F antenna.
上記課題を解決するためになされた第4の発明は、第2または第3の発明の多周波共振型逆F型アンテナにおいて、第1のスイッチング回路、および第2のスイッチング回路の制御信号電圧を、第2の放射素子部、もしくは第2の放射素子部とアンテナ用給電線を介して印加する多周波共振型逆F型アンテナとしたものであり、多周波共振型逆F型アンテナの構造を簡素化する作用をする。 A fourth invention made to solve the above problems is the multi-frequency resonant inverted F antenna according to the second or third invention, wherein the control signal voltages of the first switching circuit and the second switching circuit are obtained. The second radiating element unit, or a multi-frequency resonant inverted F-type antenna that is applied via the second radiating element unit and the antenna feed line. It works to simplify.
上記課題を解決するためになされた第5の発明は、第1の放射素子部と、第1の放射素子部と直流的に分離されるとともに交流的に結合された第2の放射素子部を有する放射素子と、第1の放射素子部に設けられた短絡部と、第2の放射素子部に設けられた給電点と、第2の放射素子部において、給電点と第2の放射素子部の第1の放射素子部と対向しない側の端部との間の任意の部位に設けられた第1のスイッチング回路と、第2の放射素子部において、第2の放射素子部と第1の放射素子部と対向する端部と給電部との間の任意の部位とグランドとの間をつなぐ第2のスイッチング回路とを有する多周波共振型逆F型アンテナとしたものであり、第1スイッチング回路と第2スイッチング回路を任意の部位に配置することで、多周波共振型逆F型アンテナの構造を簡素化する作用を有する。 A fifth invention made to solve the above problems includes a first radiating element portion, and a second radiating element portion that is separated from the first radiating element portion in a DC manner and coupled in an AC manner. A radiating element, a short-circuit portion provided in the first radiating element portion, a feeding point provided in the second radiating element portion, and a feeding point and a second radiating element portion in the second radiating element portion. A first switching circuit provided at an arbitrary portion between the first radiating element portion and the end portion not facing the first radiating element portion; and a second radiating element portion, wherein the second radiating element portion and the first radiating element portion are A multi-frequency resonance type inverted-F antenna having a second switching circuit for connecting an arbitrary portion between an end portion facing the radiating element portion and the power feeding portion and the ground is provided. Multi-frequency resonance by arranging the circuit and the second switching circuit in any part It has the effect of simplifying the structure of the inverted-F antenna.
上記課題を解決するためになされた第6の発明は、第1の放射素子部と、第1の放射素子部と直流的に分離されるとともに交流的に結合された第2の放射素子部と、第2の放射素子部と直流的に分離されると共に交流的に結合された第3の放射素子部とを有する放射素子と、第1の放射素子部に設けられた短絡部と、第2の放射素子部に設けられた給電点と、第3の放射素子部の任意の部位に設けられた第1のスイッチング回路と、第2の放射素子部において、給電点と第1の放射素子部と対向する端部との間の任意の部位とグランド間をつなぐ第2のスイッチング回路とを有する多周波共振型逆F型アンテナとしたものであり、電気的手段によってスイッチング回路を切り換えることができ、アンテナが共振する低い周波数、高い周波数の両方で、広帯域にわたって効率よく電波の送受信を行うことができるとともに、周波数の切り換えが簡単で、アンテナの利便性を高められる作用を
有する。
A sixth invention made to solve the above-described problems includes a first radiating element portion, a second radiating element portion that is separated from the first radiating element portion in a direct current and is coupled in an alternating manner. A radiating element having a third radiating element part that is DC-coupled and AC-coupled to the second radiating element part, a short-circuit part provided in the first radiating element part, and a second A feed point provided in the radiating element unit, a first switching circuit provided in an arbitrary portion of the third radiating element unit, and a second radiating element unit, the feeding point and the first radiating element unit Is a multi-frequency resonant inverted F antenna having a second switching circuit that connects between an arbitrary portion between the opposite ends and the ground, and the switching circuit can be switched by electric means. , Low frequency, high frequency of antenna resonance In person, it is possible to transmit and receive efficiently wave over a wide band, the switching frequency is easy, has the effect of enhanced usability of the antenna.
上記課題を解決するためになされた第7の発明は、第1ないし第6のいずれかの発明において、第1のスイッチング回路および第2のスイッチング回路の少なくとも一つもしくは全部がpinダイオードから構成される多周波共振型逆F型アンテナとしたものであり、ダイオード素子1個で各スイッチング回路が構成されるという作用をする。 According to a seventh invention for solving the above-mentioned problems, in any one of the first to sixth inventions, at least one or all of the first switching circuit and the second switching circuit are constituted by pin diodes. The multi-frequency resonance type inverted F antenna has a function that each switching circuit is constituted by one diode element.
以下、本発明の実施の形態について、図1から図6を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
(実施の形態1)
図1は、本発明の一実施の形態を示すアンテナの構成図であり、低い第1の周波数f1と高い第2の周波数f2の2つの周波数で使用できる2周波共振型逆F型アンテナである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of an antenna showing an embodiment of the present invention, which is a two-frequency resonance type inverted F antenna that can be used at two frequencies, a low first frequency f1 and a high second frequency f2. .
図2は図1に示すアンテナの動作説明図であり、図1に示すアンテナにおける、周波数f1で共振したときと、周波数f2で共振したときの電界強度分布を示したものである。 FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the antenna shown in FIG. 1, and shows the electric field strength distribution when the antenna shown in FIG. 1 resonates at the frequency f1 and when it resonates at the frequency f2.
これらの図において、5は金属板からなるグランド板であり、給電線(同軸ケーブル)6の外部導体が接続される。グランド板5上には、グランド板5と平行に第1の放射素子部11、第2の放射素子部12、第3の放射素子部13が設けられる。第2の放射素子部12には給電線6の中心導体が接続されており、そこが給電点P0となる。14はスイッチング素子として用いるpinダイオードであり、第3の放射素子部13の間に接続される。このpinダイオード14で第1のスイッチング回路を構成する。
In these figures,
15はpinダイオード14のバイアス電圧を制御するバイアス制御回路である。16、17は低域通過フィルタである。低域通過フィルタ16、17はバイアス制御回路15からのバイアス信号を通過させるとともに、周波数の信号f1や周波数f2の信号の通過は阻止する。pinダイオードは、バイアス電圧が印加されていない状態ではインピーダンスが高いが、バイアス電圧が印加されるとインピーダンスが下がる。そのため、バイアス制御回路15からバイアス信号によって、第1のスイッチング回路であるpinダイオード14の導通と非導通を切り換えることができる。
A
18はコンデンサであり、第2の放射素子部12と第3の放射素子部13の間に接続されて、第2の放射素子部と第3の放射素子部13を直流的に分離し、高周波的に接続する。19はスイッチング素子として用いるpinダイオードであり、第2の放射素子部12の第1の放射素子部11側の端部とグランド板5の間に接続される。このpinダイオード19で第2のスイッチング回路を構成する。20はpinダイオード19のバイアス電圧を制御するバイアス制御回路である。21は低域通過フィルタであり、バイアス制御回路20からのバイアス信号を通過させ、周波数f1や周波数f2の信号の通過を阻止する。第1のスイッチング回路(pinダイオード14)と同様に、第2のスイッチング回路(pinダイオード19)もバイアス制御回路20からのバイアス信号によって、第2のスイッチング回路の導通と非導通を切り換える。
A
なお、コンデンサ18によって、バイアス制御回路15からのバイアス信号はpinダイオード14だけに、またバイアス制御回路20からのバイアス信号はpinダイオード19だけに加えることができる。22はコンデンサであり、第1の放射素子部11と第2の放射素子部12の間に接続されて、第1の放射素子部11と第2の放射素子部12を直流的に分離し、高周波的に接続する。コンデンサ22によってpinダイオード19のアノード端子は直流的にグランド板5から分離され、バイアス電圧を印加することが可能となる。23は短絡板であり、第1の放射素子部11の他端をグランド板5に接地する。2
4はコンデンサであり、25は高周波信号源である。コンデンサ24は給電点P0と高周波信号源25の間に接続され、バイアス制御回路20からのバイアス信号が高周波信号源25に入力されるのを阻止する。
Note that the bias signal from the
4 is a capacitor, and 25 is a high-frequency signal source. The
なお、第1の放射素子部11と第2の放射素子部12と第3の放射素子部13を合わせた長さは、λ1/4と一致しており、また、第2の放射素子部12と第3の放射素子部13のpinダイオード14までの長さはλ2/4と一致している。また給電点P0は、図2においてL1:λ1=L2:λ2となる点に設けてある。
The combined length of the first
このように構成された逆F型アンテナの動作について説明する。第1のスイッチング回路であるpinダイオード14を導通にし、第2のスイッチング回路であるpinダイオード19を非導通にすると、図2に示すように、アンテナは低い方の第1の周波数f1で共振する。
The operation of the inverted F antenna configured in this way will be described. When the
また、第1のスイッチング回路(pinダイオード14)を非導通にし、第2のスイッチング回路(pinダイオード19)を導通にすると、第3の放射素子13は第1のスイッチング回路(pinダイオード14)までの部分が第2の放射素子部12と結合され、また第2の放射素子部12は第2のスイッチング回路(pinダイオード19)でグランド板5と短絡されるため、図2に示すように、アンテナは高い方の第2の周波数f2で共振する。
Further, when the first switching circuit (pin diode 14) is made non-conductive and the second switching circuit (pin diode 19) is made conductive, the
このようにして、第1のスイッチング回路(pinダイオード14)と第2のスイッチング回路(pinダイオード19)の導通と非導通を切り換えることにより、アンテナの共振周波数を切り換えることができ、スイッチング回路の導通と非導通を、スイッチング素子のインピーダンスが高くて開放状態になるか、低くて短絡状態になるかで切り換えているため、共振回路を用いた場合に比べて、広い帯域でアンテナを共振させることができる。 In this way, by switching between conduction and non-conduction of the first switching circuit (pin diode 14) and the second switching circuit (pin diode 19), the resonance frequency of the antenna can be switched, and the conduction of the switching circuit. Is switched between whether the impedance of the switching element is high and open or low and short-circuited, so that the antenna can resonate in a wider band than when using a resonant circuit. it can.
また、図1に示すアンテナでは、第2のスイッチング回路(pinダイオード19)へバイアス信号を第2の放射素子部12を介して印加し、第1のスイッチング回路(pinダイオード14)へバイアス信号を第3の放射素子部13を介して印加することにより、2つのバイアス制御回路15,20を互いに近づけて配置することができ、アンテナとバイアス制御回路15,20が簡潔にまとまった小型の逆F型アンテナを実現している。
In the antenna shown in FIG. 1, a bias signal is applied to the second switching circuit (pin diode 19) via the second
ところで、逆F型アンテナの入力インピーダンスは、波長に対する、給電点P0から短絡板23までの長さとの比が大きく関係するが、図1のアンテナでは、低い方の周波数f1と高い方の周波数f2で、その比は一定に保たれるため、どちらの周波数でも入力インピーダンスを一定に保つことができ、両方の周波数で高周波信号源と整合を取ることができる。
By the way, the input impedance of the inverted F-type antenna is largely related to the ratio of the length from the feeding point P0 to the short-
また、当然のことながら、給電点P0と短絡板23の間に設けるスイッチング回路の数と、短絡板23とは反対側のスイッチング回路の数を増やすことにより、周波数を3つ以上切り換えることも可能である。それぞれの周波数でアンテナを共振させることができるとともに、入力インピーダンスを一定に保ち、高周波信号源との整合をとることができる。
Of course, it is possible to switch between three or more frequencies by increasing the number of switching circuits provided between the feeding point P0 and the short-
この実施の形態1においては、第3の放射素子部13を長手方向に2分割してその間に第1のスイッチング回路14を設けているが、2分割の位置は、任意に設定することができる。また、第2の放射素子部12における第1の放射素子部11側の端部に第2のスイッチング回路19を設けているが、端部近傍の任意の位置でもよい。これにより、周波数
f2を所定の範囲において任意に設定することができる。
In the first embodiment, the third
(実施の形態2)
図3は、本発明の一実施の形態における多周波共振型逆F型アンテナの構造を示す図であり、1つのバイアス制御回路で2つのスイッチング回路を制御することにより、簡素で小型の逆F型アンテナを実現するものである。図4は図3に示すアンテナの動作説明図であって、図3に示すアンテナにおける、低い第1の周波数f1で共振したときと、高い第2の周波数f2で共振したときのアンテナ上の電界強度分布を示したものである。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a diagram showing the structure of a multi-frequency resonance type inverted-F antenna according to an embodiment of the present invention. By controlling two switching circuits with one bias control circuit, a simple and small-sized inverted F antenna is shown. Type antenna is realized. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the antenna shown in FIG. 3. In the antenna shown in FIG. 3, the electric field on the antenna when resonating at a low first frequency f1 and resonating at a high second frequency f2. The intensity distribution is shown.
これらの図において、5は金属板からなるグランド板であり、給電線(同軸ケーブル)6の外部導体が接続される。グランド板5上には、グランド板5と平行に第1の放射素子部11、第2の放射素子部12が設けられる。第2の放射素子部12には給電線6の中心導体が接続されており、そこが給電点P0となる。14はスイッチング素子として用いるpinダイオードであり、第2の放射素子部12において、給電点P0と第2の放射素子部12の端部との間に挿入される。このpinダイオード14で第1のスイッチング回路を構成する。15はpinダイオード14のバイアス電圧を制御するバイアス制御回路である。
In these figures,
低域通過フィルタ16はバイアス制御回路15からのバイアス信号を通過させ、周波数f1の信号や周波数f2の信号の通過を阻止する。19はスイッチング素子として用いるpinダイオードであり、第2の放射素子部12の第1の放射素子部11側の端部と、グランド板5の間に接続される。pinダイオード19のバイアス電圧もバイアス制御回路15で制御される。このpinダイオード19で第2のスイッチング回路を構成する。
The low-
22はコンデンサであり、第1の放射素子部11と第2の放射素子部12を直流的に分離し、高周波的に接続する。23は短絡板であり、第1の放射素子部11の他端をグランド板5に接地する。26は短絡板であり、第2の放射素子部12の他端をグランド板5に接地する。24はコンデンサであり、25は高周波信号源である。コンデンサ24は、バイアス制御回路20からのバイアス信号が、高周波信号源25に流入するのを阻止する。
A
なお、第1の放射素子部11と、第2の放射素子部12の第1のスイッチング回路までの部分を合わせた長さは、λ1/4と一致しており、また、第2の放射素子部12の長さはλ2/2と一致している。また給電点は、図4においてL1:λ1=L2:λ2となる点に設けてある。
The combined length of the first
このように構成された逆F型アンテナの動作について説明する。第1のスイッチング回路(pinダイオード14)と第2のスイッチング回路(pinダイオード19)を非導通にすると、高周波信号が流れる第1の放射素子部11と第2の放射素子部の第2のスイッチング回路(pinダイオード19)までの長さは、λ1/4と等しくなり、図4に示すようにアンテナは低い第1の周波数f1で共振する。第1のスイッチング回路(pinダイオード14)と第2のスイッチング回路(pinダイオード19)を導通にすると、第2の放射素子部12は両端でグランド板5と接地されるが、その長さがλ2/2と等しいため、図4に示すように、アンテナは高い第2の周波数f2で共振する。
The operation of the inverted F antenna configured in this way will be described. When the first switching circuit (pin diode 14) and the second switching circuit (pin diode 19) are made non-conductive, second switching of the first
このようにして、第1のスイッチング回路(pinダイオード14)と第2のスイッチング回路(pinダイオード19)の導通と非導通を切り換えることにより、アンテナの共振周波数を切り換えることができる。また、スイッチング回路の導通と非導通を、スイッチング素子のインピーダンスで切り換えているため、共振回路を用いた場合に比べて、広い帯域でアンテナを共振させることができる。 Thus, the resonance frequency of the antenna can be switched by switching between conduction and non-conduction of the first switching circuit (pin diode 14) and the second switching circuit (pin diode 19). In addition, since the switching circuit is turned on and off by the impedance of the switching element, the antenna can resonate in a wider band than when a resonance circuit is used.
また、図3のアンテナでは、波長に対する給電点から短絡板までの長さの比が、周波数f1と周波数f2でこの比が変わらないように、給電点P0と第2のスイッチング回路(pinダイオード19)を設けている。よって、アンテナの入力インピーダンスは一定に保たれ、両方の周波数で高周波信号源と整合を取ることができる。 Further, in the antenna of FIG. 3, the ratio of the length from the feeding point to the short-circuit plate with respect to the wavelength does not change between the frequency f1 and the frequency f2, and the feeding point P0 and the second switching circuit (pin diode 19). ). Therefore, the input impedance of the antenna is kept constant, and matching with the high-frequency signal source can be achieved at both frequencies.
また図3に示すように、高い方の周波数f2において電界強度がゼロとなる点までの給電点P0からの距離が、低い方の周波数f1において電界強度が最大となる点までの給電点P0からの距離より長い場合、高い方の周波数f2において電界強度がゼロとなる点で第2の放射素子部12をグランド板5に接地し、低い方の周波数f1において電界強度が最大となる点に第1のスイッチング回路(pinダイオード14)を挿入することにより、第1のスイッチング回路(pinダイオード14)と第2のスイッチング回路(pinダイオード19)の導通と非導通を同時に切り換えてアンテナの共振周波数を切り換えることが可能となり、スイッチング回路を制御するバイアス制御回路が一つですむようになる。さらに、給電線6と第2の放射素子部12に重畳させて、第1のスイッチング回路(pinダイオード14)と第2のスイッチング回路(pinダイオード19)を制御する信号を送ることにより、制御信号を送るための配線をなくすことができる。このようにして、1つのアンテナで複数の周波数に対応できるにもかかわらず、簡素で小型なアンテナを実現することができる。
As shown in FIG. 3, the distance from the feeding point P0 to the point where the electric field intensity becomes zero at the higher frequency f2 is from the feeding point P0 to the point where the electric field intensity becomes maximum at the lower frequency f1. 2 is grounded to the
この実施の形態2においては、第2の放射素子部12を長手方向に2分割してその間に第1のスイッチング回路14を設けているが、2分割の位置は、任意に設定することができる。また、第2の放射素子部12における第1の放射素子部11側の端部に第2のスイッチング回路19を設けているが、端部近傍の任意の位置でもよい。これにより、周波数f2を所定の範囲において任意に設定することができる。
In the second embodiment, the second
(実施の形態3)
図5は、本発明の一実施の形態における多周波共振型逆F型アンテナの構造を示す図であり、1つのバイアス制御回路で2つのスイッチング回路を制御することにより、簡素で小型の逆F型アンテナを実現するものである。図6は図5に示すアンテナの動作説明図であり、図5に示すアンテナにおける、低い第1の周波数f1で共振したときと、高い第2の周波数f2で共振したときのアンテナ上の電界強度分布を示したものである。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a diagram showing the structure of a multi-frequency resonance type inverted-F antenna according to an embodiment of the present invention. By controlling two switching circuits with one bias control circuit, a simple and small-sized inverted F antenna is shown. Type antenna is realized. FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the antenna shown in FIG. 5. In the antenna shown in FIG. 5, the electric field intensity on the antenna when resonating at a low first frequency f1 and resonating at a high second frequency f2. The distribution is shown.
これらの図において、5は金属板からなるグランドあり、給電線(同軸ケーブル)6の外部導体が接続される。グランド板5上には、グランド板5と平行に第1の放射素子部11、第2の放射素子部12が設けられる。第2の放射素子部12には給電線6の中心導体が接続されており、そこが給電点P0となる。14はスイッチング素子として用いるpinダイオードであり、第2の放射素子部12において、給電点と第2の放射素子部12の端部との間に挿入される。このpinダイオード14で第1のスイッチング回路を構成する。15はpinダイオード14のバイアス電圧を制御するバイアス制御回路である。低域通過フィルタ16はバイアス制御回路15からのバイアス信号を通過させ、周波数f1の信号や周波数f2の信号の通過を阻止する。
In these drawings,
19はスイッチング素子として用いるpinダイオードであり、第2の放射素子部12の第1の放射素子部11側の端部と、グランド板5の間に接続される。このpinダイオード19で第2のスイッチング回路を構成する。22はコンデンサであり、第1の放射素子部11と第2の放射素子部12を直流的に分離し、高周波的に接続する。23は短絡板であり、第1の放射素子部11の他端をグランド板5に接地する。24はコンデンサであり、バイアス制御回路20からのバイアス信号が高周波信号源25に流入するのを阻止する。
なお、第1の放射素子部11と、第2の放射素子部12を合わせた長さはλ1/4と一致しており、また、第2の放射素子部12の第1の放射素子部11側の端部から第1のスイッチング回路までの長さはλ2/2と一致している。また給電点は、図6においてL1:λ1=L2:λ2となる点に設けてある。
Note that the total length of the first
このように構成された逆F型アンテナの動作について説明する。第1のスイッチング回路(pinダイオード14)と第2のスイッチング回路(pinダイオード19)を非導通にすると、第1の放射素子部11と第2の放射素子部12に高周波電流が流れ、その長さはλ1/4と等しくなり、図6に示すようにアンテナは周波数f1で共振する。第1のスイッチング回路(pinダイオード14)と第2のスイッチング回路(pinダイオード19)を導通にすると、第2の放射素子部12は第1のスイッチング回路(pinダイオード14)と第2のスイッチング回路(pinダイオード19)のところでグランド板5と接地されるが、その長さが2λ/2と等しいため、図6に示すように、アンテナは周波数f2で共振する。
The operation of the inverted F antenna configured in this way will be described. When the first switching circuit (pin diode 14) and the second switching circuit (pin diode 19) are made non-conductive, a high-frequency current flows through the first
このようにして、第1のスイッチング回路(pinダイオード14)と第2のスイッチング回路(pinダイオード19)の導通と非導通を切り換えることにより、アンテナの共振周波数を切り換えることができる。また、スイッチング回路の導通と非導通を、実施の形態1や実施の形態2と同じく、スイッチング素子のインピーダンスで切り換えているため、共振回路を用いた場合に比べて、広い帯域でアンテナを共振させることができる。 Thus, the resonance frequency of the antenna can be switched by switching between conduction and non-conduction of the first switching circuit (pin diode 14) and the second switching circuit (pin diode 19). Further, since the switching circuit is switched on and off by the impedance of the switching element as in the first and second embodiments, the antenna is resonated in a wider band than when a resonance circuit is used. be able to.
また、図5のアンテナでも、波長に対する給電点P0から短絡板23までの長さの比は2つの周波数で変わらないため、入力インピーダンスは一定に保たれ、両方の周波数で高周波信号源と整合を取ることができる。
In the antenna of FIG. 5 as well, since the ratio of the length from the feeding point P0 to the short-
また図6に示すように、高い方の周波数f2において電界強度がゼロとなる点までの給電点P0からの距離が、低い方の周波数f1において電界強度が最大となる点までの給電点P0からの距離より短い場合、低い方の周波数f1において電界強度がゼロとなる点で第1のスイッチング回路でグランド板5に接地することにより、第1のスイッチング回路(pinダイオード14)と第2のスイッチング回路(pinダイオード19)の導通と非導通を同時に切り換えて、アンテナの共振周波数を切り換えることが可能となり、スイッチング回路を制御するバイアス制御回路が一つですむようになる。
Further, as shown in FIG. 6, the distance from the feeding point P0 to the point where the electric field strength becomes zero at the higher frequency f2 is from the feeding point P0 to the point where the electric field strength becomes the maximum at the lower frequency f1. The first switching circuit (pin diode 14) and the second switching are grounded to the
さらに、給電線6と第2の放射素子部12に重畳させて、第1のスイッチング回路(pinダイオード14)と第2のスイッチング回路(pinダイオード19)を制御する信号を送ることにより、制御信号の配線をなくすことができる。このようにして、1つのアンテナで複数の周波数に対応できるにもかかわらず、簡素で小型なアンテナを実現することができる。
Further, the control signal is transmitted by superposing the
この実施の形態3においては、第2の放射素子部12における第1の放射素子部11側の端部に第2のスイッチング回路19を設けているが、端部近傍の任意の位置でもよい。これにより、周波数f2を所定の範囲において任意に設定することができる。
In the third embodiment, the
以上のように、本発明にかかる多周波共振型逆F型アンテナは、複数の周波数を用いる無線通信装置に有用であり、特に小型化が求められる無線LAN装置のアンテナとして用いられるのに適している。 As described above, the multi-frequency resonant inverted-F antenna according to the present invention is useful for a wireless communication device using a plurality of frequencies, and is particularly suitable for being used as an antenna for a wireless LAN device that is required to be downsized. Yes.
1 コンデンサ
2 コイル
3 コンデンサ
4 コイル
5 グランド板
6 給電線(同軸ケーブル)
7 放射素子部
8 並列共振回路
9 ショートピン
10 直列共振回路
11 第1の放射素子部
12 第2の放射素子部
13 第3の放射素子部
14 pinダイオード(第1のスイッチング回路)
15 バイアス制御回路
16 低域通過フィルタ
17 低域通過フィルタ
18 コンデンサ
19 pinダイオード(第2のスイッチング回路)
20 バイアス制御回路
21 低域通過フィルタ
22 コンデンサ
23 短絡板
24 コンデンサ
25 高周波信号源
26 短絡板(短絡部)
1 Capacitor 2 Coil 3 Capacitor 4
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7
DESCRIPTION OF
20
Claims (7)
前記第2の放射素子部において、前記給電点に対し前記第1の放射素子部とは反対側の端部とグランドとの間に第1のスイッチング回路を設け、
前記第2の放射素子部において、前記給電点に対し前記第1の放射素子部側の端部の間の点とグランドとの間に第2のスイッチング回路を設けたことを特徴とする多周波共振型逆F型アンテナ。 The radiating element is an inverted F-type antenna composed of a first radiating element part having a short circuit part and a second radiating element part having a feeding point,
In the second radiating element portion, a first switching circuit is provided between an end opposite to the first radiating element portion with respect to the feeding point and a ground.
In the second radiating element section, a second switching circuit is provided between a point between the end on the first radiating element section side with respect to the feeding point and a ground. Resonant inverted F type antenna.
前記第1の放射素子部には短絡部を設け、
前記第2の放射素子部には給電点を設け、
前記第3の放射素子部の途中に第1のスイッチング回路を設け、
前記第2の放射素子部において、前記給電点に対し前記第1の放射素子側の端部の間の点とグランドとの間に第2のスイッチング回路を設けたことを特徴とする多周波共振型逆F型アンテナ。 A radiating element includes a first radiating element part, a second radiating element part that is separated from the first radiating element part in a direct current manner and coupled in an alternating manner, and the second radiating element part and the direct current. And a third radiating element portion that is separated and connected in an alternating manner,
The first radiating element portion is provided with a short-circuit portion,
The second radiating element portion is provided with a feeding point,
Providing a first switching circuit in the middle of the third radiating element section;
In the second radiating element portion, a second switching circuit is provided between a point between the end on the first radiating element side with respect to the feeding point and a ground, and the multi-frequency resonance is provided. Type inverted F type antenna.
前記第1の放射素子部には短絡部を設け、
前記第2の放射素子部には給電点を設け、
前記第2の放射素子部の前記給電点と端部との間に第1のスイッチング回路を設け、
前記第2の放射素子部の前記給電点と前記第1の放射素子側の端部の間とグランドとの間に第2のスイッチング回路を設けたことを特徴とする多周波共振型逆F型アンテナ。 The radiating element is composed of a first radiating element part and a second radiating element part that is separated from the first radiating element part in a direct current and coupled in an alternating manner,
The first radiating element portion is provided with a short-circuit portion,
The second radiating element portion is provided with a feeding point,
A first switching circuit is provided between the feeding point and the end of the second radiating element portion;
A multi-frequency resonance type inverted F type characterized in that a second switching circuit is provided between the feeding point of the second radiating element portion, the end on the first radiating element side, and a ground. antenna.
前記第1の放射素子部に設けられた短絡部と、
前記第2の放射素子部に設けられた給電点と、
前記第2の放射素子部において、前記給電点と前記第2の放射素子部の前記第1の放射素子部と対向しない側の端部との間の任意の部位に設けられた第1のスイッチング回路と、前記第2の放射素子部において、前記第2の放射素子部と前記第1の放射素子部と対向する端部と給電部との間の任意の部位とグランドとの間をつなぐ第2のスイッチング回路とを有することを特徴とする多周波共振型逆F型アンテナ。 A radiating element having a first radiating element part and a second radiating element part separated from the first radiating element part in a DC manner and coupled in an AC manner;
A short-circuit portion provided in the first radiating element portion;
A feeding point provided in the second radiating element section;
In the second radiating element portion, a first switching provided at an arbitrary portion between the feeding point and an end portion of the second radiating element portion on the side not facing the first radiating element portion. In the circuit and the second radiating element part, a second part connecting between the second radiating element part, an end facing the first radiating element part, and a power feeding part, and a ground. And a multi-frequency resonance type inverted F-type antenna.
前記第1の放射素子部に設けられた短絡部と、
前記第2の放射素子部に設けられた給電点と、
前記第3の放射素子部の任意の部位に設けられた第1のスイッチング回路と、
前記第2の放射素子部において、前記給電点と前記第1の放射素子部と対向する端部との間の任意の部位とグランド間をつなぐ第2のスイッチング回路とを有することを特徴とす
る多周波共振型逆F型アンテナ。 A first radiating element part, a second radiating element part that is DC-coupled and AC-coupled to the first radiating element part, and dc-separated from the second radiating element part. And a radiating element having a third radiating element portion coupled in an alternating manner;
A short-circuit portion provided in the first radiating element portion;
A feeding point provided in the second radiating element section;
A first switching circuit provided at an arbitrary portion of the third radiating element portion;
The second radiating element unit includes a second switching circuit that connects between an arbitrary portion between the feeding point and an end facing the first radiating element unit and a ground. Multi-frequency resonant inverted F type antenna.
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