JP2005522134A - デュアルバンドアンテナ - Google Patents

Abstract

本発明は、概してデュアルバンドアンテナに関し、詳しくはワイヤ材料を複数回巻回させるか、またはストリップ材料を複数回折り曲げることで一定の形状を成すアンテナ内に、中空または中実の寄生素子が設けられたデュアルバンドアンテナに関する。本発明のデュアルバンドアンテナは、誘電材料を異なるピッチのヘリカル部に固定させる際に見られる従来の問題を克服することで、容易に製造でき、効率を向上させ、所望の帯域幅を実現し、製造の不均一性による性能のばらつきを向上させ、デュアルバンドアンテナの形状を最大化させ、アンテナの使用環境の変化による中心周波数の変動に速やかに対応することができる。

Description

本発明は、概してデュアルバンドアンテナに関し、詳しくはワイヤ材料を複数回巻回させるか、またはストリップ材料を複数回折り曲げることで一定の形状を成すアンテナ内に、中空または中実の寄生素子を設けることにより、ばらつきのない一定の共振周波数帯を実現するデュアルバンドアンテナに関する。

無線通信機器に使用される従来の小型アンテナの一般的な給電構造では、基盤上の導体または同軸ケーブルを接触することによりアンテナへの給電が行なわれる。モノポールアンテナの場合、導電性機械部を使用した＋部の接触によりアンテナへの給電がなされ、あるいは同軸ケーブルの＋部と−部によるアンテナへの同時給電が行なわれる。ダイポールアンテナの場合、同軸ケーブルの＋部と−部によるアンテナへの同時給電が行なわれる。

図１は、従来のデュアルバンドアンテナ１００の構成を例示するものである。デュアルバンドアンテナ１００は、狭ピッチの第1ヘリカル部１１０と、広ピッチで第1ヘリカル部１１０の下に位置する第2ヘリカル部１２０とに分割され、かつ第1および第2ヘリカル部１１０、１２０は一体となっている。

異なる巻回ピッチを有する２種類のヘリカル部を一体形成してなる従来のデュアルバンドアンテナ１００を用いた周波数調節は、次のようにして行なわれる。低周波数帯の場合、第1および第2ヘリカル部１１０、１２０を一つのアンテナとして使用する。高周波数帯の場合、第1ヘリカル部１１０はマッチングの機能を果たし、第2ヘリカル部１２０はピッチを調節して高周波共振を行なう。

上記のような構成の従来のデュアルバンドアンテナでは、高周波共振がピッチの影響を受け、ばらつきが生じ易い。よって、異なるピッチを精密に形成し、異なるピッチのヘリカル部を異なる誘電材料に固定することが求められる。また、ヘリカル部を円形に形成することが必須とされる。また、アンテナの形状に多様性をもたせるだけのスペースは確保できない。また、従来のデュアルバンドアンテナのデュアルピッチヘリカル構造では、異なるピッチの誘電材料を別々にヘリカル部に接続し、固定する必要がある。また、従来のデュアルバンドアンテナは、製造の不均一性のため、効果に劣化が生じる。また、従来のデュアルバンドアンテナは、製造上の偏差による性能のばらつきが大きいために、大量生産には適していない。さらに、図２に示すように、従来のデュアルバンドアンテナでは、形成される帯域幅が狭く、中心周波数の変動に対応するには不十分であり、よって移動式端末の使用環境の変化に対応するには不十分であるという問題があった。

本発明は、上記従来技術における問題に鑑みなされたものである。すなわち、誘電材料を異なるピッチのヘリカル部に固定させる際に見られる上記問題を克服することで、容易に製造でき、効率を向上させ、所望の帯域幅を実現できるデュアルバンドアンテナを提供することを目的とする。また、製造の不均一性による性能のばらつきを向上させ、デュアルバンドアンテナの形状を最大化できるデュアルバンドアンテナを提供することを目的とする。さらに、アンテナの使用環境の変化による中心周波数の変動に速やかに対応することができるデュアルバンドアンテナを提供することを目的とする。

また、本発明は、共振周波数の高い場合でも、ばらつきのない一定の共振周波数帯を実現できるデュアルバンドアンテナを提供することを目的とする。

上記目的を実現するための本発明のデュアルバンドアンテナは、ワイヤ材料を複数回巻回させるか、またはストリップ材料を複数回折り曲げることで一定の形状を成す第1部材と、前記第1部材の内側空間に設けられた中空または中実の寄生素子と、前記第1部材と前記寄生素子の間に設けられた誘電材料と、を有し、カップリングによるインピーダンスを変動させることで二つの共振を発生させることを特徴とする。

本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づいて以下に詳細に説明する。図３は、好ましい実施例に基づいて本発明の技術を適用したデュアルバンドアンテナの構成例を示す図である。図３において、本発明の技術を適用したデュアルバンドアンテナ１は、機械的に分離され、電気的に接続された構造となっている。すなわち、金属ワイヤ等のワイヤ材料を複数回巻回させることで一定の形状を成す第1部材２の内側空間に中空または中実の寄生素子３が設けられ、寄生素子３と第1部材２の間に誘電材料が設けられている。

図６は、本発明の他の実施例を示す図である。図６においても、デュアルバンドアンテナ１は、機械的に分離され、電気的に接続された構造となっている。すなわち、ストリップ材料を複数回折り曲げることで一定の形状を成す第1部材２の内側空間に中空または中実の寄生素子３が設けられ、また寄生素子３と第1部材２の間に誘電材料が設けられている。

第1部材２を平面視したときの形状は、図３において円形であり、図６において一辺が開放された長方形である。または、図示しない三角形であってもよい。

上記構成の本発明の作用効果を図４、５に示す。低いR、Lと高いCの並列構造である寄生素子を並列共振に挿入すると、Cを低周波数の場合低く、高周波数の場合高くすることができる。これにより、対応する共振周波数を形成することができ、二つの共振を発生させることができる。さらに、隣接の周波数の共振によるQ値の増加に対しては、寄生素子のC、Lの直列共振を使用してこれを補償することで帯域幅を広げることができる。

一定形状の第1部材２または２ａの内側空間に寄生素子３を挿入してカップリングすることによりインピーダンスを変動させ、二つの共振を発生させて周波数を調節することができる。

周波数の調節は、一定形状の第1部材２または２ａの内側空間に挿入される寄生素子３の厚み、長さ、形状を変えることで行なうことができる。すなわち、寄生素子３の厚みによって共振周波数の共振幅を調節でき、寄生素子３の長さによって共振周波数の変動を調節でき、寄生素子３の形状によって二つの共振ではなく三つの共振を形成してマルチバンドとすることができる。

よって、寄生素子３の厚み、長さ、形状を調節して多様な周波数に対応することで、アンテナの使用環境の変化による中心周波数の変動に対応することができる。

本発明において実現されるデュアルバンドアンテナは、従来のアンテナにおいて問題であった製造の不均一性による性能のばらつきを向上させ、デュアルバンドアンテナの形状を最大化させることで、容易に製造でき、効率を向上させ、所望の帯域幅を実現することができる。これにより、アンテナの使用環境の変化による中心周波数の変動に速やかに対応することができる。

従来のデュアルバンドアンテナの構成例を示す図である。 従来のデュアルバンドアンテナの電気特性を示す電圧定在波比（VSWR）のグラフである。 本発明の技術を適用したデュアルバンドアンテナの構成例を示す図である。 本発明のデュアルバンドアンテナにデュアルバンドが形成された場合の等価回路図である。 本発明の技術を適用したデュアルバンドアンテナの電気特性を示すVSWRのグラフである。 本発明の技術を適用したデュアルバンドアンテナの他の構成例を示す図である。

Claims (5)

1. ワイヤ材料を複数回巻回させるか、またはストリップ材料を複数回折り曲げることで一定の形状を成す第1部材と、
   前記第1部材の内側空間に設けられた中空または中実の寄生素子と、
   前記第1部材と前記寄生素子の間に設けられた誘電材料と、
   を有し、
   カップリングによるインピーダンスを変動させることで、共振周波数の高い場合でも一定周波数の二つの共振を発生させる
   ことを特徴とするデュアルバンドアンテナ。
2. 前記第1部材を平面視したとき、その形状が円形か、または一辺が開放された長方形である
   ことを特徴とする請求項１記載のデュアルバンドアンテナ。
3. 前記寄生素子の厚みを調節することで前記共振周波数幅が調節される
   ことを特徴とする請求項１記載のデュアルバンドアンテナ。
4. 前記寄生素子の長さを調節することで前記共振周波数の変動が調節される
   ことを特徴とする請求項１記載のデュアルバンドアンテナ。
5. 前記寄生素子の形状を調節することで、二つの共振ではなく三つの共振が形成される
   ことを特徴とする請求項１記載のデュアルバンドアンテナ。

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