JP2005167833A

JP2005167833A - スロットアンテナ

Info

Publication number: JP2005167833A
Application number: JP2003406258A
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】広帯域化が容易な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とを備えており、放射導体層１３にはスロット１２の閉端近傍に切欠き部１３ａが設けられている。このスロットアンテナ１０は、給電ライン１４を介して放射導体層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。かかる給電時に、切欠き部１３ａをキャパシタとして機能させ、かつ切欠き部１３ａとスロット１２との間に存する幅狭部分１３ｂをインダクタとして機能させることができるため、周波数に応じて電流経路を異ならせることができる。
【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）

しかしながら、図５に示す従来のスロットアンテナでは、給電時にスロット３の周縁に沿って電流が流れて所定の周波数で共振するが、動作共振点が一つで帯域幅が比較的狭いため、広帯域で動作させることができないという制約があった。すなわち、かかる従来のスロットアンテナは、その構成上、広い周波数帯域をカバーするアンテナとして利用することは困難であった。

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、広帯域化が容易な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、スロットを有すると共に該スロットの閉端近傍に切欠き部を有する導体部材と、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を備え、前記給電ラインを給電回路に接続して前記スロットを励振させるように構成した。

このように構成されたスロットアンテナは、導体部材がスロットの閉端近傍に切欠き部を有し、この切欠き部がスロットの磁界領域（電流最大領域）に付設されたキャパシタとして機能するため、該磁界領域における電流経路を周波数に応じて異ならせることができる。すなわち、スロットの閉端と切欠き部との間に存する導体部材の幅狭部分は周波数が低い電流の経路となりやすく、切欠き部自体は周波数が高い電流の経路となりやすいため、このスロットアンテナには、該幅狭部分に相当するＬ成分と該切欠き部に相当するＣ成分とで構成される並列共振回路が等価的に組み込まれたことになる。したがって、共振周波数が若干異なる二つの動作共振点を発生させることができると共に、両共振点間の周波数に対しても良好な感度を確保することが容易になり、広い帯域幅で動作させることが可能となる。

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しておくことが好ましく、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、スロットを画成している導体部材の該スロット閉端近傍に設けた切欠き部をキャパシタとして機能させ、この切欠き部とスロット閉端との間に存する導体部材の幅狭部分をインダクタとして機能させることにより、動作共振点を増やして帯域幅を広げているので、広帯域化が容易な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平面図、図２は該スロットアンテナの断面図、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とを備えており、放射導体層１３にはスロット１２の閉端（長手方向両端）近傍にそれぞれ切欠き部１３ａが設けられている。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、放射導体層１３は接地回路に接続され、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。かかる給電時に、放射導体層１３の切欠き部１３ａはスロット１２の磁界領域（電流最大領域）に付設されたキャパシタとして機能し、また、スロット１２の閉端と切欠き部１３ａとの間に存する放射導体層１３の幅狭部分１３ｂはインダクタとして機能するので、スロット１２の磁界領域における電流経路は周波数に応じて異なったものとなる。すなわち、切欠き部１３ａは周波数が高い電流の経路となりやすく、幅狭部分１３ｂは周波数が低い電流の経路となりやすいため、このスロットアンテナ１０には等価的に、切欠き部１３ａに相当するＣ成分と幅狭部分１３ｂに相当するＬ成分とで構成される並列共振回路が組み込まれている。

その結果、図３に実線で示すように、このスロットアンテナ１０には、周波数が若干異なるｆ_１とｆ_２で動作共振点が現れ、かつｆ_１とｆ_２の間の周波数に対しても良好な感度を確保することができ、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる帯域幅が拡大している。また、スロット１２の近傍の放射導体層１３の形状を変更するだけで、構成を何ら複雑化する必要がないため、コストアップを伴う心配もない。なお、図３に破線で示す曲線は、放射導体層１３に切欠き部１３ａが設けられてい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２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。また、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が放射板を兼ねており、この天板部２２ａにスロット１２が形成されている。なお、図示はしていないが、このアンテナユニット２０においても、天板部２２ａのスロット１２の閉端近傍に切欠き部を設けることによって帯域幅を拡大している。

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、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、スロットを画成している導体部材（放射導体層１３や天板部２２ａ等）の該スロット閉端近傍に切欠き部を設けることによって、帯域幅を広げることはできる。

本発明の第１実施形態例に係るスロットアンテナの平面図である。該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）
１３ａ切欠き部
１３ｂ幅狭部分
１４給電ライン
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

スロットを有すると共に該スロットの閉端近傍に切欠き部を有する導体部材と、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を備え、前記給電ラインを給電回路に接続して前記スロットを励振させ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。