JP2005167827A

JP2005167827A - スロットアンテナ

Info

Publication number: JP2005167827A
Application number: JP2003406208A
Authority: JP
Inventors: Genshu To; 元珠竇
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】小型化が容易なデュアルバンド対応のスロットアンテナを安価に提供すること。
【解決手段】スロットアンテナ１０は、誘電体基板１１の上面に形成されてスロット１２を有する放射導体層１３と、誘電体基板１１の底面でスロット１２を幅方向に横切る位置に形成された給電ライン１４と、上端部が誘電体基板１１を貫通して給電ライン１４の近傍で放射導体層１３に接続された短絡ピン１５，１６とを備えており、短絡ピン１５，１６の下端部は接地導体１７に接続されている。給電ライン１４は給電回路に接続されており、この給電ライン１４を介してスロット１２近傍の放射導体層１３に給電することにより、スロット１２を励振させることができる。ただし、給電時の電流経路は短絡ピン１５，１６の影響を受けるため、高低２種類の周波数帯で動作共振点が現れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、導体部材に設けたスロットを給電ラインによって励振させるスロットアンテナに関する。

金属箔や金属板等からなる導体部材に所定寸法のスロットを形成し、このスロットを該導体部材と電磁結合させた給電ラインによって励振させることにより、直線偏波を放射するスロットアンテナとして動作させることができる。この種のスロットアンテナは、高周波回路が配設された回路基板と一体化されることが多く、例えば回路基板の一側部にスロットアンテナを設けて構成されるカード状のアンテナユニットなどが、従来より広く知られている（例えば、特許文献１参照）。

図５は、この種のスロットアンテナの従来例を示す平面図である。同図において、誘電体等からなる基板１の一側部に設けられたアンテナ部２は、スロット３を有する導体層４と、スロット３を幅方向に横切る給電ライン５とを備えており、スロットアンテナとして動作する。導体層４は基板１の片面に銅箔等をパターニングして形成されたもので、この導体層４に包囲された直線状の開口部分がスロット３となっている。このスロット３は、長手寸法が共振長の約２分の１に設定されている。給電ライン５は基板１の他面に形成されたマイクロストリップ線路である。また、基板１の図示せぬ延長部分は、増幅器や発振器等を含む高周波回路が配設された回路部６となっており、この回路部６の給電回路から給電ライン５が導出されている。そして、給電ライン５に信号電流を供給することにより、この給電ライン５と電磁結合されるスロット３の幅方向両端近傍に対して給電することができるため、スロット３を励振させることができる。
特開２００３−２３４６１５号公報（第３−４頁、図３）

図５に示す従来のスロットアンテナでは、同調電波の波長はスロット３の長手寸法の約２倍に限定されるが、スロットアンテナにおいても他のタイプのアンテナと同様に、異なる周波数帯の電波が利用できるデュアルバンド対応のものが要求される場合がある。しかしながら、図５に示す従来構造でデュアルバンド対応のスロットアンテナを実現しようとすると、導体層４にスロット３とは長手寸法が異なる別のスロットを追加しなければならないため、アンテナ全体の面積が増大して小型化が困難になるという問題があった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化が容易なデュアルバンド対応のスロットアンテナを安価に提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明のスロットアンテナでは、スロットを設けた導体部材と、基板を介して前記導体部材と対向する面に設けられ前記スロットを幅方向に横切る給電ラインと、前記基板を貫通して前記給電ラインの近傍で前記導体部材に接続された短絡ピンとを備え、前記給電ラインを給電回路に接続すると共に前記短絡ピンを接地回路に接続して、前記スロットが異なる周波数帯で共振するように構成した。

このように構成されたスロットアンテナは、導体部材のうち給電ラインとの電磁結合によって給電される箇所の近傍に短絡ピンが接続されているため、周波数に応じて、スロットの周縁に沿う電流経路に対応する低い周波数での共振と、スロット内の長手方向両端部を横切る短い電流経路に対応する高い周波数での共振とが発生し、各電流経路に対応する異なる動作共振点が現れる。つまり、このスロットアンテナは、スロットの数を増やすことなく、高低２種類の周波数帯に共振可能なデュアルバンドアンテナとして利用できる。

かかる構成のスロットアンテナにおいて、前記導体部材は前記基板にパターニングされた金属箔であってもよいし、前記基板とは別体の金属板であってもよい。そして、該導体部材が金属板からなる場合には、高周波回路を外来電波から保護するシールドケースを利用し、該シールドケースの一面に前記スロットを形成することが好ましく、これにより部品点数が少なくて安価に製造できるスロットアンテナ構造のアンテナユニットが得られる。

本発明のスロットアンテナは、スロットを有する導体部材の給電箇所の近傍に短絡ピンを接続して、異なる電流経路に対応する高低２種類の周波数帯に共振できるようにしてあり、スロットの数を増やす必要はないため、小型化が容易なデュアルバンド対応のスロットアンテナを安価に提供することができる。

以下、発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施形態例に係るスロットアンテナの断面図、図２は該スロットアンテナの平面図、図３は該スロットアンテナのリターンロスを示す特性図である。

図１および図２に示すスロットアンテナ１０は、誘電体基板１１の上面に形成されてスロット１２を有する放射導体層１３と、誘電体基板１１の底面でスロット１２を幅方向に横切る位置に形成された給電ライン１４と、上端部が誘電体基板１１を貫通して給電ライン１４の近傍で放射導体層１３に接続された２本の短絡ピン１５，１６とを備えており、各短絡ピン１５，１６の下端部はいずれも接地導体１７に接続されている。なお、放射導体層１３と給電ライン１４は誘電体基板１１の両面に銅箔等をパターニングして形成したものであり、給電ライン１４は給電回路に接続されている。

このように構成されたスロットアンテナ１０において、給電ライン１４に信号電流が供給されると、放射導体層１３は、誘電体基板１１を介して給電ライン１４と対向している箇所（スロット１２の近傍）が該給電ライン１４との電磁結合によって給電されるため、スロット１２を励振させることができる。かかる給電時の電流経路は、短絡ピン１５，１６が存しないと仮定した場合、主にスロット１２の周縁に沿う電流経路となるため、共振長はスロット１２の長手寸法の約２倍となる。しかしながら、給電箇所の近傍に短絡ピン１５，１６が接続されている場合には、図３に実線で示すように、高低２種類の周波数帯で動作共振点が現れる。すなわち、周波数がｆ_１のときには、ほぼスロット１２の周縁に沿う電流経路が発生して共振するが、周波数がｆ_１よりも高いｆ_２のときには、スロット１２内の長手方向両端部を横切る短い電流経路が発生して共振するため、各電流経路に対応する異なる動作共振点が現れる。それゆえ、このスロットアンテナ１０は、スロットの数を増やして大型化することなく、高低２種類の周波数帯に共振可能なデュアルバンドアンテナとして利用できる。また、短絡ピン１５，１６を付設するだけでデュアルバンド対応となすことができるため、構成も複雑化せず安価に製造できる。なお、図３に破線で示す曲線は、短絡ピン１５，１６が存しないと仮定した場合の周波数に応じたリターンロスを示している。

図４は本発明の第２実施形態例に係るアンテナユニットの断面図であって、図１と対応する部分には同一符号が付してある。図４に示すアンテナユニット２０では、誘電体基板１１が多層基板であり、その中間層に給電ライン１４が設けられていると共に、誘電体基板１１の底面に高周波回路２１が配設されている。そして、この誘電体基板１１を収納して保持するシールドケース２２の天板部２２ａにスロット１２が形成されており、短絡ピン１５，１６はシールドケース２２の底板部２２ｂに接続されている。

このように構成されたスロットアンテナ構造のアンテナユニット２０は、高周波回路２１を外来電波から保護するシールドケース２２を活用し、その天板部２２ａにスロット１２を形成しているので、部品点数が削減できてコンパクトなデュアルバンド対応のアンテナ装置となっている。また、このアンテナユニット２０では、シールドケース２２の底板部２２ｂが、スロット１２から下方へ放射される電波を反射するリフレクタとして機能するため、上方へ放射される電波が増大して良好な指向性が期待できる。

なお、上述した各実施形態例では、短絡ピンを２本配設した場合について説明しているが、短絡ピンが１本または３本以上であってもデュアルバンドアンテナとして動作させることはできる。また、上述した各実施形態例では、長手方向両端が閉端となっているスロットを備えた場合について例示しているが、長手方向の一端側が開放端となっているノッチタイプのスロットを備えたスロットアンテナにおいても、給電箇所の近傍に短絡ピンを接続することによりデュアルバンドアンテナとして動作させることはできる。

本発明の第１実施形態例に係るスロットアンテナの断面図である。該スロットアンテナの平面図である。該スロットアンテナのリターンロスを示す特性図である。本発明の第２実施形態例に係るアンテナユニットの断面図である。従来例に係るスロットアンテナの要部平面図である。

符号の説明

１０スロットアンテナ
１１誘電体基板
１２スロット
１３放射導体層（導体部材）
１４給電ライン
１５，１６短絡ピン
１７接地導体
２０アンテナユニット
２１高周波回路
２２シールドケース
２２ａ天板部（導体部材）

Claims

スロットを設けた導体部材と、基板を介して前記導体部材と対向する面に設けられ前記スロットを幅方向に横切る給電ラインと、前記基板を貫通して前記給電ラインの近傍で前記導体部材に接続された短絡ピンとを備え、前記給電ラインを給電回路に接続すると共に前記短絡ピンを接地回路に接続して、前記スロットが異なる周波数帯で共振するように構成したことを特徴とするスロットアンテナ。
請求項１の記載において、前記導体部材が金属板からなることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項２の記載において、シールドケースの一面に前記スロットを形成したことを特徴とするスロットアンテナ。