JP2006054847A

JP2006054847A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2006054847A
Application number: JP2005026847A
Authority: JP
Inventors: Monfu So; 紋楓蘇; Yun-Lung Ke; 雲龍柯
Original assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2006-02-23
Also published as: US7151500B2; US20060033666A1; CN1734836B; CN1734836A

Abstract

【課題】移動通信装置に用いられ、ゲイン（Ｇａｉｎ）余裕を高め、周波数帯域を広げるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】本発明のアンテナ装置は、正面と、背面とを有するプリント基板と、前記プリント基板の正面に配置され、放射部と接地部とを備えるダイボールアンテナと、前記放射部に接続する第１接続体と、前記接地部に接続する第２接続体とを伝送線とを有する。また、前記プリント基板の背面に配置され、前記ダイボールアンテナに直に連接しない寄生部材を備え、前記寄生部材が、ダイボールアンテナとそれぞれカツプリングすることにより、ゲイン余裕が高まり、周波数帯域が広がる。
【選択図】図２

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、特に移動通信装置に用いられるアンテナ装置に関するものである。

近年、無線ＬＡＮの普及により、ノートパソコンと携帯電話とＰＤＡ(Personal Digital Assistant)等に広く用いられて、これらの装置が電磁信号の送信及び受信を行う能力を備えるために、アンテナを使用している。今、アンテナが逆Ｆアンテナとダイボールアンテナ等のタイプが知られている。

特許文献１に示すように掲示されるアンテナ装置は、プリント式ダイボールアンテナである。このダイボールアンテナ装置は基板と、該基板に形成されている第一ダイボールアンテナ及び第二ダイボールアンテナを有し、また、第一ダイボールアンテナと第二ダイボールアンテナとの放射部及び接地部がそれぞれ連接していることで、一つの同軸ケーブルだけにより、前記第一及び第二ダイボールアンテナに給電を行う。前記第一ダイボールアンテナと第二ダイボールアンテナが、異なる周波数帯域においてそれぞれ動作している。該ダイボールアンテナ装置は構造が簡単で、製造の工数が簡略である。しかしながら、この従来の構成が、パワーが低く場合で高周波の信号を放射している状態で、ゲイン（Gain）余裕が低く、周波数帯域が狭い欠点が現れている。
米国公開特許第２００４／００８０４６４号公報明細書

そこで、従来の技術の不足点を改善したアンテナ装置が好ましい。

本発明は、ゲイン（Gain）余裕を高め、周波数帯域を広げるアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明のアンテナ装置は、プリント基板と、ダイボールアンテナと、伝送線と、を備える。前記プリント基板が正面と、背面とを有し、前記ダイボールアンテナが前記プリント基板の正面に配置され、放射部と接地部と、を備え、前記伝送線が前記放射部に接続する第１接続体と、前記接地部に接続する第２接続体と、を有するアンテナ装置において、前記プリント基板の背面には、前記ダイボールアンテナに直に連接しない寄生部材が配置される。

従来の技術に比べると、本発明は以下の長所がある。プリント基板の背面に配置される寄生部材が、ダイボールアンテナとそれぞれカツプリングすることにより、ゲイン余裕が高まり、周波数帯域が広がる。

図１と図２を示すように、本発明のアンテナ装置がダイボールアンテナであり、プリント基板に配置され、ゲイン余裕を高めること及び周波数帯域を広げることに用いられる寄生部材も前記プリント基板に実装される。該プリント基板は正面１１と背面１２とを有し、図１に示す正面１１の短辺ａが図２に示す背面１２の短辺ａ′と重なり合っている。伝送線が前記ダイボールアンテナと接続することによって、該ダイボールアンテナに給電を行う。

ダイボールアンテナは、導電材料からなり、前記プリント基板の正面１１に配置され、構造及び寸法が同じ放射部２と接地部３と、を備え、放射部２と接地部３との間にスリット１０が形成され、且つ、放射部２と接地部３がスリット１０に関して対称に配置されている。前記放射部２は、第１放射片２１及び該第１放射片２１の一端に延伸している第２放射片２２とを有し、前記第１放射片２１及び第２放射片２２がＬ字形状を呈し、水平部（記号なし）と垂直部（記号なし）とがそれぞれ形成され、前記これらの両放射片によって、Ｌ字形状を呈するスロット２０が形成される。

前記接地部３は、第１接地片３１と第２接地片３２と、を備え、接地部３と放射部２との構造及び寸法が同じであるので、これらの接地片３１、３２の構造について、再度述べない。

前記第１放射片２１と第１接地片３１とが、第１ダイボールアンテナからなり、該第１ダイボールアンテナが第１周波数帯域に動作することができ、第１周波数帯域がＩＥＥＥ８０２.１１ａの標準の周波数帯域即ち５.１５ＧＨｚ〜５.８２５ＧＨｚ帯域を含んでいる。その中、第１放射片２１の電気的長さは、ほぼ前記第１周波数帯域の中心周波数帯即ち５．２ＧＨｚ帯に対応した波長の１／４である。前記第１放射片２１と第１接地片３１との一端２１０、３１０には、伝送線に連接できる金属片２１１、３１１がそれぞれ形成される。

前記第２放射片２２と第２接地片３２とが、第２ダイボールアンテナからなり、該第２ダイボールアンテナが第２周波数帯域に動作することができ、第２周波数帯域がＩＥＥＥ８０２.１１ｂの標準の周波数帯域即ち２.４ＧＨｚ〜２.５ＧＨｚ帯域を含んでいる。その中、第２放射片２２の電気的長さは、ほぼ前記第２周波数帯域の中心周波数帯即ち２.４ＧＨｚ帯に対応した波長の１／４である。

前記伝送線は、前記ダイボールアンテナに給電を行い、プリント基板に接地部３とほぼ平行に位置し、前記ダイボールアンテナの放射部２と接地部３にそれぞれ接続できる第１接続体と第２接続体と、を備える。本実施形態において、前記伝送線が同軸ケーブル４であり、一端が前記ダイボールアンテナに接続し、他端が放射回路に接続している。

同軸ケーブル４の第１接続体が前記第１放射片２１の金属片２１１に電気的に接続する導体４１であり、第２接続体が前記第１接地片３１の金属片３１１に電気的に接続する金属シールド４２である。これらの電気的接続によって、放射回路とダイボールアンテナとの間に高周波信号の伝送が達成できる。また、プリント基板の正面１１には、前記同軸ケーブル４の金属シールド４２に接続できる保持片５が配置され、保持片５により同軸ケーブル４を固定し、また、高周波数帯の放射する効果が増強できる。

図２に示すように、前記寄生部材は、導電材料からなり、前記プリント基板の背面１２に配置され、第１寄生部６と第２寄生部７とを備え、両寄生部６、７の間に前記スリット１０の下方に位置しているスリット１００が形成される。前記第１寄生部６が放射部２の下方に位置し、第２寄生部７が接地部３の下方に位置し、これらの両寄生部６、７の構造及び寸法は同じで、且つ、前記スリット１００に関して対称に配置されている。

前記第１寄生部６は、第１寄生素子６１と、第２寄生素子６２と、第３寄生素子６３と、を有する。第１寄生素子６１が矩形状を呈し、第１放射片２１の水平部の寸法と同じで、且つ前記水平部の下方に位置している。第２寄生素子６２は、矩形状を呈し、前記第２放射片２２のスリット１０を離す一端の下方に位置し、長辺ｃと第１寄生素子６１の長辺ｂとが同一直線に位置し、また、前記第１寄生素子６１が前記スリット１００に近寄り、前記第２寄生素子６２が前記スリット１００を離す。第３寄生素子６３はＵ字形を呈し、その長さが前記第１寄生素子６１よりちょっと長い、プリント基板の背面１２の短辺ａ′に向ける開口６０が形成され、前記第１寄生素子６１と平行な方向に位置される上アーム６３１と下アーム６３２とを有する。

第２寄生部７は第１寄生素子７１と、第２寄生素子７２と、第３寄生素子７３とを有する。第３寄生素子７３が上アーム７３１と下アーム７３２とを有する。第１寄生部６と第２寄生部７との構造及び寸法が同じことで、これらの寄生素子７１、７２、７３の構造について、再度述べない。

図１及び図２に示すように、第３寄生素子７３の上アーム７３１が前記同軸ケーブル４に部分に重なることで、高周波数帯の放射する効果が増強され、また、前記上アーム６３１、７３１がインピーダンス整合を改善する効果を有する。前記３対の寄生素子がダイボールアンテナとそれぞれカツプリングすることで、ゲイン（Ｇａｉｎ）余裕を高め、且つ周波数帯域を広げる。この効果が図３〜図９を通じて具体化されている。

図３を参照して、アンテナの電圧定在波比の試験図であり、その中、横軸がアンテナの動作する周波数帯であり、垂直軸が電圧定在波比値である。業界の規則により、電圧定在波比値が２より少なる際の周波数帯が有効な動作周波数帯である。図３に示すように、本実施形態で、有効な動作周波数帯がほぼ２.３５〜２.５５ＧＨｚ帯域と、４.７〜５.２５ＧＨｚ帯域と、５.４〜６ＧＨｚ帯域であり、そこで、周波数帯域が広がる。

図４〜図９を参照して、アンテナが２.４８４ＧＨｚ帯と、４.９９０ＧＨｚ帯と、５.８５０ＧＨｚ帯に動作している際、水平及び垂直な分極の放射図である。これらの図に示すように、アンテナの放射することが顕著な不感区域がなく、同時に、アンテナのゲイン余裕を高め、さらに無線ＬＡＮの要求が満足した。その他、アンテナは、２.４１２ＧＨｚ帯と、２.４４０ＧＨｚ帯と、４.９４０ＧＨｚ帯と、４.９７０ＧＨｚ帯と、５.２５０ＧＨｚ帯及び５.５５０ＧＨｚ帯で動作する時、水平及び垂直な分極の放射する場合も良い（簡単なために、図示せず）。

以下の一覧表に示すデータが、特定の周波数で測量したアンテナのゲイン余裕の具体な数値である。

一般のダイボールアンテナは、平均ゲイン余裕の数値が１.２〜１.５ｄＢｉで、最高ゲイン余裕の数値が２〜３ｄＢｉである。本実施形態では、ダイボールアンテナの平均ゲイン余裕の数値が４.９４０ＧＨｚ帯と、５.２５０ＧＨｚ帯及び５.５５０ＧＨｚ帯で動作する時、１.５ｄＢｉを超え、最高ゲイン余裕の数値が３ｄＢｉを超える。また、２.４８ＧＨｚ帯以上の周波数帯域で動作する時、アンテナの最高ゲイン余裕数値が基本的に４ｄＢｉを超える。こうして、本発明のアンテナのゲイン余裕が高まり、周波数帯域が広がる。

総じて、本発明の多数の特徴及び長所など、その構造及び機能が共に前述の記載により掲げられている。また前記の説明は、本発明に基づきなしうる細部の修正或は変更など、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。

本発明に係るアンテナ装置の正面図である。本発明に係るアンテナ装置の背面図である。本発明に係るアンテナ装置の電圧定在波比の試験図である。本発明に係るアンテナ装置の２.４８４ＧＨｚ帯に動作する時の垂直分極の放射図である。本発明に係るアンテナ装置の２.４８４ＧＨｚ帯に動作する時の水平分極の放射図である。本発明に係るアンテナ装置の４.９９０ＧＨｚ帯に動作する時の垂直分極の放射図である。本発明に係るアンテナ装置の４.９９０ＧＨｚ帯に動作する時の水平分極の放射図である。本発明に係るアンテナ装置の５.８５０ＧＨｚ帯に動作する時の垂直分極の放射図である。本発明に係るアンテナ装置の５.８５０ＧＨｚ帯に動作する時の水平分極の放射図である。

符号の説明

２放射部
３接地部
４同軸ケーブル
５保持片
６第１寄生部
７第２寄生部
１０、１００スリット
１１正面
１２背面
２０スロット
２１第１放射片
２２第２放射片
３１第１接地片
３２第２接地片
４１導体
４２金属シールド
６０開口
６１、７１第１寄生素子
６２、７２第２寄生素子
６３、７３第３寄生素子
２１０、３１０一端
６３１、７３１上アーム
６３２、７３２下アーム

Claims

正面と、背面とを有するプリント基板と、
前記プリント基板の正面に配置され、放射部と接地部と、を備えるダイボールアンテナと、
前記放射部に接続する第１接続体と、
前記接地部に接続する第２接続体と伝送線と、を有するアンテナ装置において、
前記プリント基板の背面には、前記ダイボールアンテナに直に連接しない寄生部材が配置されることを特徴とするアンテナ装置。
前記ダイボールアンテナと寄生部材とは、それぞれ、導電部材からなり、前記正面及び背面には、少なくともの部分的に重なって設置されることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ装置。
前記寄生部材は、第１寄生部と第２寄生部と、を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
前記第１寄生部と第２寄生部は、構造及び寸法が同じであることを特徴とする、請求項３に記載のアンテナ装置。
前記第１寄生部は、第１寄生素子と第２寄生素子とを有し、両寄生素子が、それぞれ、矩形状を呈することを特徴とする、請求項３に記載のアンテナ装置。
前記第１寄生部及び第２寄生部の間にはスリットが形成され、前記第１寄生素子が該スリットに近接し、前記第２寄生素子が該スリットを離すことを特徴とする、請求項５に記載のアンテナ装置。
前記第１寄生部は、Ｕ字形状を呈する第３寄生素子を有することを特徴とする、請求項３に記載のアンテナ装置。
前記ダイボールアンテナは、第１周波数帯域で動作する第１ダイボールアンテナと、第２周波数帯域で動作する第２ダイボールアンテナと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ装置。
前記ダイボールアンテナと第２ダイボールアンテナは、少なくともの一つの放射部がＬ字形状を呈することを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ装置。
前記伝送線は同軸ケーブルであり、前記放射部に接続する導体即ち第１接続体と、前記接地部に接続する金属シールド即ち第２接続体と、を含み、前記プリント基板の正面には、前記金属シールドに接続する保持片が配置されることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ装置。