JP2006060829A - 向上された帯域幅を有する平面形小型アンテナ及び小型ストリップ放射体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 小型ストリップ放射体はメインストリップパターン及びメインストリップパターンの各端に終端される複数の回旋ストリップパターンを含み、複数の回旋ストリップパターンはメインストリップパターンの縦軸を基準にして左右対称の1つの対よりなり、1つの回旋ストリップパターンが時計方向に回旋する場合、もう1つの回旋ストリップパターンは反時計方向に回旋する。
【選択図】 図12
Description
相対的に高い利得と効率性を有する共振特性を維持しつつ、アンテナのサイズを共振大きさより小さくする本来の方法は、たとえば特許文献1に開示される。図1は特許文献1に開示されたアンテナに関する図である。
一方、図2は直線形終端スロットを有する従来のアンテナの放射体を示した図であり、図3は回旋形終端スロットを有する従来のアンテナの放射体を示した図であり、図4は螺旋形終端スロットを有する従来のアンテナの放射体を示した図である。
前述したような従来のアンテナは一般的に帯域幅が狭い問題点がある。また、多様な応用分野において小型アンテナの動作周波数帯域幅は大事な問題点である。
一方、小型アンテナは一般的に接地層を形成するために多量の導電性物質が求められる問題点がある。また、アンテナが消費する金属の相対的に高い重さは大事な問題点になっている。
本発明の他の目的はアンテナの放射特性に影響を与えないながらも、従来の放射体より金属または導電性物質を少なく消費する小型ストリップ放射体を提供するところにある。
メインスロットの縦軸を中心にしてそれぞれ一対をなす複数のサブスロットは、回旋方向が互いに反対であることが望ましい。
サブスロットの回旋アームの長さは、アンテナの動作周波数で1/4波長より小さいことが望ましい。
ここで、メインスロットの長さは、アンテナの動作周波数で半波長より小さいことが望ましい。
誘電体基板の背面に終端開放形(open-ended)容量性(capacitive)プローブで構成されたマイクロストリップラインを有する給電線をさらに含むことが望ましい。
また、本発明の他の一実施形態による小型ストリップ放射体はメインストリップパターン、及びメインストリップパターンの各端に終端される複数の回旋ストリップパターンを含み、複数の回旋ストリップパターンはメインストリップパターンの縦軸を基準にして左右対称の1つの対よりなり、1つの回旋ストリップパターンが時計方向に回旋する場合、もう1つの回旋ストリップパターンは反時計方向に回旋することが望ましい。
メインストリップパターン及び複数の回旋ストリップパターンは、誘電体基板上に形成されることが望ましい。
回旋ストリップパターンは、メインストリップの縦軸に対して鏡対称的な構造で形成されることが望ましい。
誘電体基板上に位置した平面形伝送線を備える給電装置をさらに含むことが望ましい。
誘電体基板、メインストリップパターン及び回旋ストリップパターンは平面形であることが望ましい。
また、本発明に係る小型ストリップ放射体によれば、従来の放射体より金属または導電性物質を少なく使用する電気的小型アンテナ用放射体を提供することができ、同時にアンテナの放射特性に影響を与えず動作することができる長所がある。
図5は本発明に係る平面形小型アンテナの斜視図である。図5に示すように、本平面形小型アンテナ100は誘電体基板20と誘電体基板20の上部に形成された金属層30、金属層内部30にパターン化され形成されたメインスロット40と複数のサブスロット60a、60b、70a、70b、80a、80b、90a、90b、及び誘電体基板20の下部に形成された給電線50を含む。メインスロット40と複数のサブスロット60a、60b、70a、70b、80a、80bを含む金属層40はアンテナ100の放射体をなす。
図6に示すように、放射体は金属層30、1つのメインスロット40及びメインスロット40の両端に位置した複数のサブスロット60a、60b、70a、70b、80a、80b、90a、90bを含む。
左側第1サブスロット60bと左側第3サブスロット80bは反時計方向の回旋形態を有し、左側第2サブスロット70bと左側第4サブスロット90bは時計方向の回旋形態を有する。
従来のアンテナにおけるスロットパターンとは違って、本発明の実施形態による放射体はメインスロット40の各端に形成された4つのサブスロットを含み、各サブスロットはメインスロットの縦軸を中心に左右対称形の構造を有する。このように、本平面形小型アンテナが極めて複雑なスロット構造を有する理由は次の通りである。
一方、領域72aと74a、82aと84a、61aと63a、91aと93aにおいて望ましくないフィールドカップリング効果(field coupling effect)が先に減少し、次いでメインスロットの縦軸に対する鏡対称によって望ましくないフィールドカップリング効果が抑えられる。
アンテナの給電は従来のように誘電体基板の背面にプローブ(probe)が設けられた終端開放形(open-ended)マイクロストリップラインや別種の伝送線を介して実現される。
−10dBの反射損失レベルにおいて、本発明の一実施形態によるアンテナの動作帯域幅は38MHzである一方、従来のアンテナの動作帯域幅は29MHzに過ぎない。従って、本発明の一実施形態によるアンテナの帯域幅は従来のアンテナの帯域幅より30%ほど広い。かつ、本発明の一実施形態によるアンテナは放射パターン、放射効率、分極純度等に影響されない。
図11は本発明の他の一実施形態による小型ストリップ放射体を示した図である。
図11に示すように、印刷ストリップ放射体1000は誘電体基板200及び誘電体基板200上に形成される導電性ストリップパターン300を含む。誘電体基板200は小型ストリップ放射体1000を直接に具現する。
それぞれのストリップアーム320a、320b、330a、330b、340a、340b、350a、350bはメインストリップ310の縦軸を中心に左右1つの対よりなる。左右1つの対よりなるストリップアーム320a、320b、330a、330b、340a、340b、350a、350bはいずれか1つのストリップアーム(ex:320a)が時計方向に回旋すれば、もう1つのストリップアーム(ex:320b)は反時計方向に回旋する方式でメインストリップ310と終端される。終端されたストリップアームはメインストリップ310の縦軸に対して鏡対称的な構造に形成される。
電気的に小型の(相対的に波長が小さい)放射体の場合、構造物による電磁気場の位相差は小さい。従って、ストリップパターンにおいて電流密度の一時的分布は図13において矢印の長さによって概略的に示すことができる。時計方向及び反時計方向の回旋ストリップアームの結合は特有な電磁気特徴を有する終端を提供する。
ストリップアームの終端により望まない2次効果は抑えられる。実際に、領域324b、323bと334b、333bと312b、316bと342b、346bにおいて望ましくないフィールドカップリング効果(field coupling effect)が先に減少し、次いでメインストリップ310の縦軸に対する鏡対称により望ましくないフィールドカップリング効果が抑えられる。
その結果、本発明の一実施形態による小型ストリップ放射体は従来の放射体より金属または導電性物質を少なく使用する電気的小型アンテナ用放射体を提供し、同時に放射特性に影響を与えず動作することができる。
以上では本発明の望ましい実施形態について示しかつ説明したが、本発明は前述した特定の実施形態に限らず、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せず、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者なら誰でも多様な変形実施が可能であることは勿論、そのような変更は請求の範囲の記載内にある。
30 金属層
40 メインスロット
50 給電線
60a、60b 第1サブスロット
70a、70b 第2サブスロット
80a、80b 第3サブスロット
90a、90b 第4サブスロット
61a〜63a 第1サブスロットの回旋アーム領域
71a〜75a 第2サブスロットの回旋アーム領域
81a〜85a 第3サブスロットの回旋アーム領域
91a〜93a 第4サブスロットの回旋アーム領域
100 平面形小型アンテナ
300 導電性ストリップパターン
310 メインストリップ
360 ギャップ
1000 印刷ストリップ放射体
Claims (22)
- 誘電体基板と、
前記誘電体基板の上部に形成された金属層と、
前記金属層にパターン化され形成された1つのメインスロットと、
前記メインスロットに連結され、所定方向に回旋する複数のサブスロットと、
を含み、前記複数のサブスロットは前記メインスロットの縦軸を中心にして左右対称の一対をなすことを特徴とする平面形小型アンテナ。 - 前記所定方向は、
時計方向及び反時計方向中いずれか1つの方向であることを特徴とする請求項1に記載の平面形小型アンテナ。 - 前記メインスロットの縦軸を中心にしてそれぞれ一対をなす複数のサブスロットは、回旋方向が互いに反対であることを特徴とする請求項1に記載の平面形小型アンテナ。
- 前記サブスロットの回旋アームの長さは、前記アンテナの動作周波数で1/4波長より小さいことを特徴とする請求項1に記載の平面形小型アンテナ。
- 前記複数のサブスロットは、
前記メインスロットの右側一端の上部で時計方向に回旋する右側第1サブスロットと、前記右側第1サブスロットの内側で前記右側第1サブスロットと反対方向に回旋する右側第2サブスロットと、前記メインスロットの右側一端の下部で前記右側第1サブスロットと反対方向に回旋する右側第4サブスロットと、前記右側第4サブスロットの内側で前記右側第4サブスロットと反対方向に回旋する右側第3サブスロットと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の平面形小型アンテナ。 - メインスロットを中心にして前記右側第1〜第4サブスロットそれぞれと対称的な1つの対をなし、前記右側第1〜第4サブスロットそれぞれと反対方向に回旋する左側第1〜第4サブスロットをさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の平面形小型アンテナ。
- 前記メインスロットの長さは、
前記アンテナの動作周波数で半波長より小さいことを特徴とする請求項1に記載の平面形小型アンテナ。 - 前記サブスロットの幅と前記メインスロットの幅は等しいことを特徴とする請求項1に記載の平面形小型アンテナ。
- 前記サブスロットの幅は前記メインスロットの幅より狭いことを特徴とする請求項1に記載の平面形小型アンテナ。
- 前記サブスロットの幅は前記メインスロットの幅より広いことを特徴とする請求項1に記載の平面形小型アンテナ。
- 前記誘電体基板の背面に終端開放形の容量性プローブで構成されたマイクロストリップラインを有する給電線をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の平面形小型アンテナ。
- 前記プローブの幅は、前記マイクロストリップラインのストリップ幅と等しいことを特徴とする請求項11に記載の平面形小型アンテナ。
- 前記プローブの幅は、前記マイクロストリップラインのストリップ幅より小さいことを特徴とする請求項11に記載の平面形小型アンテナ。
- 前記プローブの幅は、前記マイクロストリップラインのストリップ幅より大きいことを特徴とする請求項11に記載の平面形小型アンテナ。
- メインストリップパターンと、
前記メインストリップパターンの各端に終端される複数の回旋ストリップパターンと、
を含み、前記複数の回旋ストリップパターンは前記メインストリップパターンの縦軸を基準にして左右1つの対よりなり、1つの回旋ストリップパターンが時計方向に回旋する場合、もう1つの回旋ストリップパターンは反時計方向に回旋することを特徴とする小型ストリップ放射体。 - 前記メインストリップの中央には前記放射体の給電点であるギャップが位置することを特徴とする請求項15に記載の小型ストリップ放射体。
- 前記メインストリップパターン及び前記複数の回旋ストリップパターンは、
誘電体基板上に形成されることを特徴とする請求項15に記載の小型ストリップ放射体。 - 前記回旋ストリップパターンは、
前記メインストリップの縦軸に対して鏡対称的な構造に形成されることを特徴とする請求項15に記載の小型ストリップ放射体。 - 前記ギャップ内に半導体チップの注入口を備える給電装置をさらに含むことを特徴とする請求項16に記載の小型ストリップ放射体。
- 前記誘電体基板上に位置した平面形伝送線を備える給電装置をさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の小型ストリップ放射体。
- 前記誘電体基板、前記メインストリップパターン及び前記回旋ストリップパターンは平面形であることを特徴とする請求項20に記載の小型ストリップ放射体。
- 前記メインストリップパターン及び前記回旋ストリップパターンは、
同一幾何学的構造を有するバルクワイヤパターンに置き換えられることを特徴とする請求項15に記載の小型ストリップ放射体。
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