JP2005218032A

JP2005218032A - スロットアンテナ

Info

Publication number: JP2005218032A
Application number: JP2004025577A
Authority: JP
Inventors: Genshu To; 元珠竇
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】先端オープンの給電線路を採用しつつ小型化が容易に図れるスロットアンテナを提供すること。
【解決手段】スロットアンテナ１１は、誘電体等からなる基板１２の片面に形成された導体層１３と、導体層１３に開設されたスロット１４と、基板１２の他面に形成されてスロット１４の長手方向中央部と対向し該スロット１４を幅方向に沿って横切る給電線路１５とを備えている。給電線路１５の一端は給電回路に接続され、他端はオープン端１５ａとなっており、このオープン端１５ａをスロット１４に対して僅かに（アンテナ共振長の２０分の１以下）突出させることによって、高インピーダンスでの整合を可能にしている。
【選択図】図１

Description

本発明はスロットアンテナに係り、特に、スロットを幅方向に沿って横切る給電線路の先端がオープン端となっているスロットアンテナに関する。

スロットアンテナは、導体板や導体層等からなる平板状の導体部材にスロットを開設し、この導体部材に給電してスロットを励振させるというアンテナ素子であり、種々の給電構造が採用されている。このうち、導体部材と平行に延びてスロットを幅方向に沿って横切る給電線路の先端をオープン端とし、電磁結合によって導体部材に給電するようにしたスロットアンテナは、給電線路を導体部材と接続する必要がないため、製造が容易で低コスト化を図りやすいという利点がある（例えば、特許文献１参照）。

図５は先端オープンの給電線路を採用した従来のスロットアンテナを示す平面図、図６は該スロットアンテナの給電線路に沿う断面図である。これらの図に示すスロットアンテナ１において、誘電体等からなる基板２の片面には、銅箔等からなる導体層３と、導体層３に開口する細長いスロット４とが設けられており、基板２の他面にはスロット４を幅方向に沿って横切る給電線路５が設けられている。この給電線路５の一端は図示省略した給電回路に接続されており、給電線路５の他端はオープン端となっている。このように概略構成されるスロットアンテナ１は、給電線路５に給電して導体層３と電磁結合させることにより、スロット４の周囲に所定の高周波電流を生じさせることができるため、スロット４を励振させて導体層３と直交する向きに電波を放射させることができる。また、かかるスロットアンテナ１は、給電線路５を導体層３と接続する必要がないため、比較的簡単に製造することが可能で、低コスト化が図りやすくなっている。
特開２００１−３４５６３０号公報（第３−４頁、図２）

上述した従来のスロットアンテナ１において、給電線路５の特性インピーダンスは所定値（通常は５０Ω）に設定されているが、励振時にスロット４の周縁部のインピーダンスは長手方向中央部で最大となり長手方向両端部で最小となるので、インピーダンスを整合させるためには給電線路５をスロット４の長手方向中央部から所定量オフセットさせる必要がある。つまり、給電線路５の特性インピーダンスが５０Ωであるとすると、スロット４の周縁部でインピーダンスが５０Ωになる場所を給電線路５と対向させることによって給電部となす必要があるため、図５に示すように、給電線路５はスロット４の長手方向一端側へ偏った位置で該スロット４を横切るように配置される。

しかしながら、給電線路５をスロット４の長手方向中央部からオフセットさせるとアンテナの共振周波数が高まるので、所望の周波数と共振可能なスロット４の長手寸法が大きくなってしまい、それゆえアンテナ全体の小型化が図りにくくなるという問題があった。また、給電線路５はオープン端（先端）５ａでインピーダンスが無限大となるので、例えば５０Ωでインピーダンスを整合させるためには、図５に示すように、オープン端５ａをスロット４から大きく突出させなければならず、この点もアンテナ全体の小型化を損なう要因となっていた。

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、先端オープンの給電線路を採用しつつ小型化が容易に図れるスロットアンテナを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、平板状に形成された導体部材と、該導体部材に開設されたスロットと、一端が給電回路に接続され他端がオープン端となっており、前記導体部材と平行に延びて前記スロットを幅方向に沿って横切る給電線路とを備え、前記給電線路が前記スロットの長手方向中央部を横切って延びていると共に、該給電線路の前記他端の前記スロットからの突出量をアンテナ共振長の２０分の１以下に設定した。

このように構成されたスロットアンテナは、スロットの周縁部でインピーダンスが最大となる長手方向中央部を給電線路と対向させているが、該給電線路のオープン端のスロットからの突出量は極めて少ないので、高インピーダンスでの整合が可能となる。また、給電線路をスロットの長手方向中央部からオフセットさせる必要がないため、スロットの長手寸法を短く設計することができ、アンテナ全体の小型化が図りやすくなる。

なお、かかる構成に加えて、スロットの長手方向両端から前記導体部材の外周縁までの最短距離をいずれもアンテナ共振長の４分の１以下に設定しておけば、スロットの長手寸法を一層短縮することができるため好ましい。

本発明のスロットアンテナは、給電線路をスロットの長手方向中央部と対向させて高インピーダンスで整合させるというものであり、給電線路をスロットの長手方向一端側へオフセットさせる必要がないため、該スロットの長手寸法を短く設計することができると共に、給電線路のオープン端をスロットからほとんど突出させる必要がなくなり、それゆえ安価に製造可能なスロットアンテナの小型化が容易に実現できる。

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給電線路に沿う断面図である。

これらの図に示すスロットアンテナ１１は、共振周波数が３．７８ＧＨｚのアンテナ素子として設計されたものである。このスロットアンテナ１１において、誘電体等からなる基板１２の上面には、銅箔等からなる導体層１３と、導体層１３に開口する細長いスロット１４とが設けられている。また、基板１２の底面には、スロット１４の長手方向中央部と対向して該スロット１４を幅方向に沿って横切る給電線路１５が設けられている。この給電線路１５の一端は図示省略した給電回路に接続されており、給電線路１５の他端はオープン端１５ａとなっている。なお、スロット１４の長手寸法Ｌは２０ｍｍ、幅寸法Ｗは３ｍｍ、オープン端１５ａのスロット１４からの突出量ｓは０．５ｍｍに設定されているので、このスロットアンテナ１１の共振長をλ（約７９ｍｍ）とすると、Ｌは約０．２５λ、Ｗは約０．０４λ、ｓは約０．００６λとなっている。また、スロット１４の長手方向両端から導体層１３の外周縁までの最短距離ｄはいずれも１ｍｍ（約０．０１３λ）に設定されている。

このように構成されたスロットアンテナ１１は、スロット１４の周縁部でインピーダンスが最大となる長手方向中央部を給電線路１５と対向させているが、給電線路１５のオープン端１５ａのスロット１４からの突出量ｓは約０．００６λと極めて少ないので、高インピーダンスで整合させることができる。つまり、給電線路１５に給電して導体層１３と電磁結合させることにより、スロット１４を励振させて導体層１３と直交する向きに電波を放射させることができる。

また、このスロットアンテナ１１は、給電線路１５をスロット１４の長手方向中央部と対向させているので、給電線路をスロットの長手方向一端側へオフセットさせている一般的なスロットアンテナと比べて、スロット１４の長手寸法が短く設計されている。例えば、基板１２と導体層１３およびスロット１４が本実施形態例と同等であっても、５０Ωでインピーダンスを整合させる場合には、図３に比較例として示すスロットアンテナ７のように、給電線路８をスロット１４の長手方向一端側へ所定量オフセットさせなければならず、その影響で共振周波数が３．９８ＧＨｚと高くなる。つまり、共振周波数を本実施形態例と同じく３．７８ＧＨｚに設定するためには、図３に示す比較例ではスロット１４の長手寸法を若干長くする必要がある。また、本実施形態例では、オープン端１５ａのスロット１４からの突出量ｓが０．５ｍｍであるのに対し、図３に示す比較例では、オープン端８ａのスロット１４からの突出量ｔを１．５ｍｍに設定しなければならない。したがって、本実施形態例に係るスロットアンテナ１１は、比較例に示すような従来構造のものと比べて、アンテナ全体の小型化を容易に促進することができる。

なお、本実施形態例に係るスロットアンテナ１１では、スロット１４の長手方向両端から導体層１３の外周縁までの最短距離ｄがいずれも１ｍｍと狭く設定してあるが、このこともスロット１４の長手寸法の短縮化に寄与している。また、このスロットアンテナ１１は、給電線路１５を導体層１３と接続する必要がないため、比較的簡単に製造することが可能で、低コスト化が図りやすくなっている。

図４は本発明の第２実施形態例に係るスロットアンテナ装置の断面図である。同図に示すスロットアンテナ装置２０では、板金製のケース２１の上板部２２に細長いスロット２３が開設されていると共に、ケース２１内に収納された基板２４の上面に、スロット２３の長手方向中央部と対向して該スロット２３を幅方向に沿って横切る給電線路２５が設けられており、この給電線路２５の先端はオープン端２５ａとなっている。基板２４の底面には給電回路を含む高周波回路２６が配設されており、給電線路２５はスルーホール等を介して高周波回路２６と接続されている。

このように構成されたスロットアンテナ装置２０は、前述した第１実施形態例と同様にアンテナ素子の小型化が容易であると共に、基板２４や高周波回路２６を収納するケース２１を利用してスロット２３を形成しているので製造が容易であり、よって安価でコンパクトなアンテナ装置となっている。また、このスロットアンテナ装置２０は、板金製のケース２１の底板部２７が反射板として機能するため、上方へ効率良く電波を放射させることができる。

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給電線路に沿う断面図である。比較例を示す平面図である。本発明の第２実施形態例に係るスロットアンテナ装置の断面図である。従来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給電線路に沿う断面図である。

符号の説明

１１スロットアンテナ
１２，２４基板
１３導体層（導体部材）
１４，２３スロット
１５，２５給電線路
１５ａ，２５ａオープン端
２０スロットアンテナ装置
２１ケース
２２上板部（導体部材）
２６高周波回路

Claims

平板状に形成された導体部材と、該導体部材に開設されたスロットと、一端が給電回路に接続され他端がオープン端となっており、前記導体部材と平行に延びて前記スロットを幅方向に沿って横切る給電線路とを備え、
前記給電線路が前記スロットの長手方向中央部を横切って延びていると共に、該給電線路の前記他端の前記スロットからの突出量をアンテナ共振長の２０分の１以下に設定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、前記スロットの長手方向両端から前記導体部材の外周縁までの最短距離をいずれもアンテナ共振長の４分の１以下に設定したことを特徴とするスロットアンテナ。