JP2006109043A

JP2006109043A - Antenna and radio apparatus

Info

Publication number: JP2006109043A
Application number: JP2004292296A
Authority: JP
Inventors: Fumikazu Hoshi; 文和星
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-04-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a directive and variable antenna which is comparatively simple in structure, small in size, and set adapted for a wide frequency band; and to provide a radio apparatus equipped therewith. <P>SOLUTION: An electric power is supplied from a coaxial line 4 to the antenna 20 through the intermediary of a joint between the antenna 20 and the coaxial line 4, and the antenna 20 is equipped with a radiating element 1 which is formed in non-axial symmetry to the coaxial line 4, and a bottom plate 2 which confronts the radiating element 1 at the position of the joint. Furthermore, the antenna 20 is equipped with varying means 5 and 6 which vary an electric field distribution formed in the coaxial line 4 at the joint or its vicinity. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、情報端末、移動通信端末等の無線機器とそこに設置される指向性可変型のアンテナとに関するものである。 The present invention relates to a wireless device such as an information terminal or a mobile communication terminal and a directivity variable antenna installed therein.

近年の無線通信技術の飛躍的な発展にともない、これらの技術を利用した種々の無線機器が広く普及し始めている。移動体通信端末等の無線機器では、機器の小型化にともなってアンテナの小型化が求められている。また、複数の通信方式への対応やＵＷＢのような広帯域伝送への対応のために、広帯域かつ小型な指向性可変型のアンテナの開発が期待されている。 With the rapid development of wireless communication technologies in recent years, various wireless devices using these technologies have begun to spread widely. In wireless devices such as mobile communication terminals, miniaturization of antennas is required with miniaturization of devices. In addition, in order to cope with a plurality of communication methods and to cope with wideband transmission such as UWB, development of a wideband and small directivity variable type antenna is expected.

従来のモノポールアンテナは、使用波長程度の大きさをもつ接地導体板（地板）と、この接地導体板上に立てられた１／４波長程度の長さをもつ線状導体（放射素子）と、で構成される。このようなモノポールアンテナの動作可能周波数は狭帯域であるために、放射素子の形状を変化させることによって広帯域化する検討がなされている。
例えば、円形の平板導体を放射素子とした円形平板型モノポールアンテナは、上述した通常のモノポールアンテナよりも広帯域化されている。また、円形平板型モノポールアンテナの放射素子を半分に折り曲げてなるアンテナは、通常のモノポールアンテナよりも広帯域化及び低姿勢化されている。 A conventional monopole antenna has a ground conductor plate (ground plate) having a size of about the wavelength used, and a linear conductor (radiating element) standing on the ground conductor plate and having a length of about 1/4 wavelength. , Is composed. Since the operable frequency of such a monopole antenna is a narrow band, studies have been made to increase the bandwidth by changing the shape of the radiating element.
For example, a circular flat plate monopole antenna using a circular flat conductor as a radiating element has a wider bandwidth than the above-described normal monopole antenna. Further, an antenna formed by bending a radiating element of a circular flat plate monopole antenna in half has a wider band and a lower attitude than a normal monopole antenna.

また、特許文献１等には、上述した円形平板型モノポールアンテナを改良して、広帯域化や小型化する技術が開示されている。具体的に、放射素子として、使用周波数下限の電波の１／４波長に等しい直径のディスクを変形させて、１／４波長以下の寸法の部分を有するものが用いられている。
特許文献２等には、放射素子として、半円放射導体と半円放射導体との間を導電率が概ね０．１〜１０．０の低導電率部材によって接続したものや、複数の抵抗を並列的に配置して多点接続したものを用いている。 Patent Document 1 and the like disclose a technique for improving the circular flat plate monopole antenna described above to increase the bandwidth and reduce the size. Specifically, as the radiating element, an element having a portion having a dimension equal to or smaller than a quarter wavelength by deforming a disk having a diameter equal to a quarter wavelength of a radio wave having a lower limit of a usable frequency is used.
In Patent Document 2 and the like, as a radiating element, a semicircular radiating conductor and a semicircular radiating conductor are connected by a low conductivity member having a conductivity of approximately 0.1 to 10.0, or a plurality of resistors. A multi-point connection arranged in parallel is used.

一方、従来から、アンテナ指向性を可変できる指向性可変アンテナが知られている。
特許文献３等には、放射素子の周囲を反射素子が機械的に周回することでアンテナ指向性を変化させる指向性可変アンテナが開示されている。
特許文献４等には、電気的にアンテナ指向性を切り替える指向性可変アンテナが開示されている。詳しくは、円形の接地導体上に、中央駆動素子と、それを放射状に取り囲むパラスティック素子と、が配置されている。パラスティック素子の下部にはインピーダンス負荷が設けてあって、このインピーダンスの切替えによりアンテナ指向性を切替える。
特許文献５等には、円形の接地導体上に給電アンテナ素子とそれを放射状に取り囲む無給電可変リアクタンス素子とが配置された指向性可変アンテナが開示されている。 On the other hand, a directivity variable antenna that can change the antenna directivity is conventionally known.
Patent Document 3 and the like disclose a variable directivity antenna that changes antenna directivity by mechanically circulating a reflection element around a radiating element.
Patent Document 4 and the like disclose a variable directivity antenna that electrically switches antenna directivity. Specifically, a central driving element and a parasitic element that radially surrounds the central driving element are arranged on a circular ground conductor. An impedance load is provided below the parasitic element, and the antenna directivity is switched by switching the impedance.
Patent Document 5 and the like disclose a directional variable antenna in which a feeding antenna element and a parasitic variable reactance element that radially surrounds the feeding antenna element are arranged on a circular ground conductor.

特開２００２−１６４７３１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-164731 特開平２００３−３０４１１４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-304114 特開平６−３５０３３４号公報JP-A-6-350334 特開平１０−１５４９１１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-154911 特開２００１−２４４３１号公報JP 2001-24431 A

上述した従来のアンテナは、広帯域化・小型化と指向性可変化とが両立されていなくて、情報端末や移動通信端末のアンテナとして使い勝手が充分ではなかった。 The above-described conventional antennas are not compatible with wideband / miniaturization and variable directivity, and are not sufficiently usable as antennas for information terminals and mobile communication terminals.

特許文献１、特許文献２等の円形平板型モノポールアンテナは、広帯域化・小型化が達成されるものの、指向性を可変することができなかった。すなわち、放射素子が非軸対象構造（非回転体）であるために、アンテナから放射される電波が水平面内で指向性をもつものの、用途に応じて所定方向に強い指向性をもたせたり指向性を変化させたりすることができなかった。そのため、空間による信号の多重化によって通信伝送容量を拡大することが難しかった。 The circular flat plate monopole antennas of Patent Document 1, Patent Document 2 and the like have been able to change the directivity, although wide band and small size are achieved. In other words, since the radiating element has a non-axis target structure (non-rotating body), the radio wave radiated from the antenna has directivity in a horizontal plane, but it has strong directivity in a predetermined direction or directivity depending on the application. Could not be changed. For this reason, it has been difficult to expand communication transmission capacity by multiplexing signals in space.

これに対して、従来の指向性可変アンテナは、空間による多重化を実現する可能性があるものの、情報端末や移動通信端末のアンテナとしては小型化が不充分であった。 On the other hand, although the conventional variable directivity antenna has a possibility of realizing multiplexing by space, it has been insufficiently miniaturized as an antenna of an information terminal or a mobile communication terminal.

具体的に、特許文献３等の指向性可変アンテナは、放射素子の周囲を機械的に周回する反射素子を設けるためにアンテナの大きさが大きくなっていた。
特許文献４等の指向性可変アンテナは、中央駆動素子とパラスティック素子との間隔をλ／４程度とる必要があって、アンテナ全体の大きさは２λ以上になっていた（λは使用波長である。）。
特許文献５等の指向性可変アンテナは、給電アンテナ素子と無給電可変リアクタンス素子との間隔をλ／４程度とる必要があって、アンテナ全体の大きさはλ程度になっていた。 Specifically, the directivity variable antenna of Patent Document 3 or the like has a large antenna size because a reflective element that mechanically circulates around the radiating element is provided.
In the variable directivity antenna of Patent Document 4 or the like, the distance between the central drive element and the parasitic element needs to be about λ / 4, and the size of the whole antenna is 2λ or more (λ is a wavelength used). is there.).
In the directional variable antenna of Patent Document 5, etc., the distance between the feeding antenna element and the parasitic variable reactance element needs to be about λ / 4, and the size of the whole antenna is about λ.

このように、従来の指向性可変型アンテナは、指向性固定型アンテナに比べてその大きさが大きくなってしまうためにその用途が制限されていた。例えば、使用波長の周波数が数ＧＨｚ以下と低い場合には、波長の長さが１０ｃｍ以上となって、アンテナのわずかな寸法の増大が無線機器の利便性を著しく妨げることになっていた。したがって、従来の指向性可変アンテナを情報端末や移動通信端末のアンテナとして利用することは難しかった。 Thus, since the size of the conventional directivity variable antenna is larger than that of the fixed directivity antenna, its application is limited. For example, when the frequency of the used wavelength is as low as several GHz or less, the length of the wavelength becomes 10 cm or more, and a slight increase in the size of the antenna significantly hinders the convenience of the wireless device. Therefore, it has been difficult to use a conventional variable directivity antenna as an antenna of an information terminal or a mobile communication terminal.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、比較的簡易な構造で、小型化かつ広帯域化された指向性可変型のアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a variable-directivity type antenna having a relatively simple structure, a small size and a wide band, and a wireless device including the same. It is in.

この発明の請求項１記載の発明にかかるアンテナは、同軸線路との接続部を介して当該同軸線路から給電されるアンテナであって、前記同軸線路に対して非軸対象に形成された放射素子と、前記接続部の位置で前記放射素子に対向する地板と、前記同軸線路に形成される電界分布を前記接続部又はその近傍で可変させる可変手段と、を備えたものである。 The antenna according to the first aspect of the present invention is an antenna that is fed from the coaxial line via a connection portion with the coaxial line, and is a radiating element formed non-axially with respect to the coaxial line. And a ground plate facing the radiating element at the position of the connecting portion, and variable means for changing the electric field distribution formed in the coaxial line at or near the connecting portion.

また、請求項２記載の発明にかかるアンテナは、前記請求項１に記載の発明において、前記放射素子を、平板導体としたものである。 An antenna according to a second aspect of the present invention is the antenna according to the first aspect, wherein the radiating element is a flat conductor.

また、請求項３記載の発明にかかるアンテナは、前記請求項１に記載の発明において、前記放射素子は、平板導体を折り曲げたもの又は湾曲させたものである。 An antenna according to a third aspect of the present invention is the antenna according to the first aspect, wherein the radiating element is obtained by bending or bending a flat conductor.

また、請求項４記載の発明にかかるアンテナは、前記請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記平板導体は、その形状が三角形であってその頂点を前記接続部の側に配設したものである。 The antenna according to a fourth aspect of the present invention is the antenna according to the second or third aspect, wherein the flat conductor has a triangular shape and its apex is disposed on the side of the connecting portion. It is a thing.

また、請求項５記載の発明にかかるアンテナは、前記請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記平板導体は、その形状を円形又は楕円形としたものである。 An antenna according to a fifth aspect of the present invention is the antenna according to the second or third aspect, wherein the flat conductor has a circular or elliptical shape.

また、請求項６記載の発明にかかるアンテナは、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、アンテナ外部から前記可変手段によって前記電界分布を可変させるように構成されたものである。 An antenna according to a sixth aspect of the present invention is the antenna according to any one of the first to fifth aspects, wherein the electric field distribution is varied by the variable means from outside the antenna. is there.

また、請求項７記載の発明にかかるアンテナは、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記同軸線路は、信号線と接地導体とを備え、前記可変手段を、前記信号線と前記接地導体との間の一部を短絡する短絡手段としたものである。 An antenna according to a seventh aspect of the present invention is the antenna according to any one of the first to sixth aspects, wherein the coaxial line includes a signal line and a ground conductor; Short-circuit means for short-circuiting a part between the signal line and the ground conductor is used.

また、請求項８記載の発明にかかるアンテナは、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記同軸線路は、信号線と接地導体とを備え、前記可変手段を、前記信号線と前記接地導体との間に設けた導体板の一部を当該接地導体と短絡する短絡手段としたものである。 An antenna according to an eighth aspect of the present invention is the antenna according to any one of the first to seventh aspects, wherein the coaxial line includes a signal line and a ground conductor, and the variable means is A part of the conductor plate provided between the signal line and the ground conductor is used as a short-circuit means for short-circuiting the ground conductor.

また、請求項９記載の発明にかかるアンテナは、前記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記同軸線路は、信号線と接地導体との間に比誘電率可変部材を備え、前記可変手段を、前記比誘電率可変部材の誘電率を一部変化させる手段としたものである。 An antenna according to a ninth aspect of the present invention is the antenna according to any one of the first to eighth aspects, wherein the coaxial line includes a variable dielectric constant member between the signal line and the ground conductor. And the variable means is means for partially changing the dielectric constant of the relative dielectric constant variable member.

また、請求項１０記載の発明にかかるアンテナは、前記請求項９に記載の発明において、前記比誘電率可変部材は、液晶であって、前記可変手段は、前記液晶の誘電率を変化させる制御電極を備えたものである。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the antenna according to the ninth aspect, wherein the relative dielectric constant variable member is a liquid crystal, and the variable means controls the dielectric constant of the liquid crystal to change. An electrode is provided.

また、請求項１１記載の発明にかかるアンテナは、前記請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記可変手段による前記電界分布の可変動作を切り替えるスイッチを備えたものである。 According to an eleventh aspect of the present invention, the antenna according to any one of the first to tenth aspects includes a switch that switches the variable operation of the electric field distribution by the variable means.

また、請求項１２記載の発明にかかるアンテナは、前記請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記同軸線路は、信号線と接地導体とによって形成される線路の径が前記接続部及びその近傍においてその他の部分よりも大きくなるように形成されたものである。 An antenna according to a twelfth aspect of the present invention is the antenna according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the coaxial line has a diameter of a line formed by a signal line and a ground conductor. It is formed so as to be larger than other portions in the connection portion and the vicinity thereof.

また、この発明の請求項１３記載の発明にかかる無線機器は、請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のアンテナを備えたものである。 According to a thirteenth aspect of the present invention, a wireless device includes the antenna according to any one of the first to twelfth aspects.

本発明は、非軸対象の放射素子を用いるとともに、同軸線路に形成される電界分布をアンテナとの接続部で可変させてアンテナ指向性を変化させているので、比較的簡易な構造で小型化かつ広帯域化された指向性可変型のアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供することができる。 The present invention uses a non-axis target radiating element and changes the antenna directivity by changing the electric field distribution formed in the coaxial line at the connection portion with the antenna, so the size is reduced with a relatively simple structure. In addition, it is possible to provide a variable-directivity antenna having a wide band and a wireless device including the antenna.

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.

実施の形態１．
図１〜図４にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１は、実施の形態１のアンテナ２０を示す斜視図である。図２は、図１のアンテナ２０におけるＸＺ平面の断面図である。 Embodiment 1 FIG.
The first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view showing an antenna 20 of the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the XZ plane of the antenna 20 of FIG.

図１及び図２に示すように、本実施の形態１のアンテナ２０は、主として、放射素子１（平板導体）と、円板状の地板２（接地導体板）と、で構成されている。放射素子１及び地板２は、銅を主たる材料として形成された導体（表面のみ導体である場合も含む。）である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna 20 of the first embodiment is mainly composed of a radiating element 1 (flat conductor) and a disk-shaped ground plane 2 (grounding conductor plate). The radiating element 1 and the ground plane 2 are conductors (including a case where only the surface is a conductor) formed using copper as a main material.

放射素子１は、同軸線路４（又はＺ軸）に対して非軸対象に形成されている。詳しくは、放射素子１は、底辺が１０ｍｍ、高さが９ｍｍの二等辺三角形の平板導体である。そして、放射素子１は、その三角形の頂点が地板２側になるように配設されている。 The radiating element 1 is formed non-axially with respect to the coaxial line 4 (or Z axis). Specifically, the radiating element 1 is an isosceles triangular flat conductor having a base of 10 mm and a height of 9 mm. And the radiation element 1 is arrange | positioned so that the vertex of the triangle may become the ground plane 2 side.

このように構成された放射素子１は、その形状が平板状であるために、アンテナ２０の動作可能周波数を広域化することができる。また、放射素子１が非軸対象（非回転体）であることから、アンテナ２０は水平面内で指向性をもつことができる。 Since the radiating element 1 configured as described above has a flat plate shape, the operable frequency of the antenna 20 can be widened. Further, since the radiating element 1 is a non-axis target (non-rotating body), the antenna 20 can have directivity in a horizontal plane.

地板２は、同軸線路４との接続部の位置で放射素子１に対向するように、ＸＹ平面に平行に設置される。
アンテナ２０は、同軸線路４（同軸ケーブル）に接続されていて、同軸線路４から給電される。同軸線路４は、信号線４ａと、接地導体４ｂと、それらにより形成される線路４ｃ（誘電体）と、からなる。 The ground plane 2 is installed in parallel to the XY plane so as to face the radiation element 1 at the position of the connection portion with the coaxial line 4.
The antenna 20 is connected to the coaxial line 4 (coaxial cable) and is fed from the coaxial line 4. The coaxial line 4 includes a signal line 4a, a ground conductor 4b, and a line 4c (dielectric) formed by them.

ここで、地板２上であって、アンテナ２０と同軸線路４との接続部には、２組のスイッチ５及び短絡線６がＸＹ平面内の２方向にそれぞれ設置されている。詳しくは、短絡手段としての短絡線６は、一端が信号線４ａ（又は放射素子１）に接続されていて、他端がスイッチ５を介して接地導体４ｂ（又は地板２）に接続されている。２つのスイッチ５は、ＰＩＮダイオードであって、アンテナ外部から制御用電極（不図示である。）を用いて電気的にオン・オフ制御される。すなわち、同軸線路４の電界分布の可変動作が切り替えられる。このような構成によって、地板２面内の２方向に電気的に短絡をオン・オフすることができる。 Here, two sets of switches 5 and short-circuit wires 6 are respectively installed in two directions in the XY plane on the ground plane 2 and at the connection portion between the antenna 20 and the coaxial line 4. Specifically, one end of the short-circuit wire 6 as the short-circuit means is connected to the signal line 4a (or the radiating element 1), and the other end is connected to the ground conductor 4b (or the ground plane 2) via the switch 5. . The two switches 5 are PIN diodes, and are electrically on / off controlled from outside the antenna using control electrodes (not shown). That is, the variable operation of the electric field distribution of the coaxial line 4 is switched. With such a configuration, a short circuit can be electrically turned on / off in two directions within the surface of the main plate 2.

図３は、２つのスイッチ５をいずれもオフした場合の、アンテナ２０の水平方向（ＸＹ面）における放射パターン（電解分布）を示す。図４は、一方のスイッチ５のみをオンした場合の、アンテナ２０の水平方向における放射パターンを示す。
図３及び図４において、横軸はアンテナ１０に対する水平方向の観測角度（単位は°である。）を示し、縦軸はゲイン（利得であり、単位はｄＢである。）を示す。また、図３及び図４において、角度０°及び角度±１８０°は、放射素子１に垂直な方向（Ｙ方向）を示す。 FIG. 3 shows a radiation pattern (electrolytic distribution) in the horizontal direction (XY plane) of the antenna 20 when both of the two switches 5 are turned off. FIG. 4 shows a radiation pattern in the horizontal direction of the antenna 20 when only one switch 5 is turned on.
3 and 4, the horizontal axis represents the observation angle (unit is °) in the horizontal direction with respect to the antenna 10, and the vertical axis represents gain (gain is, unit is dB). In FIGS. 3 and 4, an angle of 0 ° and an angle of ± 180 ° indicate a direction perpendicular to the radiating element 1 (Y direction).

図３に示すように、２つのスイッチ５をいずれもオフした場合には、同軸線路４の電界分布に乱れが生じることはなく、アンテナの放射パターンに変化は生じない。すなわち、Ｘ方向の双方向（±９０°の位置である。）に、アンテナ２０の指向性があらわれる。
これに対して、図４に示すように、一方のスイッチ５をオンした場合には、同軸線路４の電界分布に乱れが生じて、アンテナの放射パターンに変化が生じる。すなわち、Ｘ方向の一方向（スイッチ５がオフ状態の＋９０°の位置である。）のみに、アンテナ２０の指向性が強くあらわれる。また、図示は省略するが、オンするスイッチ５を切り替えた場合（他方のスイッチ５のみをオンした場合）には、Ｘ方向の他方向（−９０°の位置である。）のみに、アンテナ２０の指向性が強くあらわれる。 As shown in FIG. 3, when both the two switches 5 are turned off, the electric field distribution of the coaxial line 4 is not disturbed, and the radiation pattern of the antenna does not change. That is, the directivity of the antenna 20 appears in both directions in the X direction (the position is ± 90 °).
On the other hand, as shown in FIG. 4, when one switch 5 is turned on, the electric field distribution of the coaxial line 4 is disturbed, and the radiation pattern of the antenna is changed. That is, the directivity of the antenna 20 appears strongly only in one direction of the X direction (the switch 5 is in the + 90 ° position in the off state). Although illustration is omitted, when the switch 5 to be turned on is switched (when only the other switch 5 is turned on), the antenna 20 is provided only in the other direction of the X direction (at a position of −90 °). The directivity of strongly appears.

このように、本実施の形態１のアンテナ２０は、平板導体からなる放射素子１と地板２とからなる指向性アンテナに対して、同軸線路４に形成される電界分布を可変させる可変手段５、６を設けることで、指向性可変型のアンテナとしたものである。しかも、オンするスイッチ５の位置を切り替えることによって、アンテナ指向性を所望の方向に高速に切り替えることができる。 As described above, the antenna 20 according to the first embodiment includes the variable means 5 that varies the electric field distribution formed in the coaxial line 4 with respect to the directional antenna that includes the radiating element 1 and the ground plane 2 that are flat conductors. By providing 6, a directivity variable antenna is obtained. In addition, the antenna directivity can be switched at high speed in a desired direction by switching the position of the switch 5 to be turned on.

なお、図示は省略するが、アンテナ２０は、情報端末、移動通信端末等の無線機器に設置される。これにより、無線機器の送受信をおこなうためのアンテナ２０が、広帯域化されアンテナ指向性が可変されるとともに、円形平板型モノポールアンテナ等の指向性固定型アンテナと同程度に小型化されることになる。すなわち、無線機器が小型化されるとともに、電波の送受信性能が向上する。したがって、本実施の形態１のアンテナ２０は、特に携帯用の小型情報端末に対して有用なものとなる。 In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the antenna 20 is installed in radio | wireless apparatuses, such as an information terminal and a mobile communication terminal. As a result, the antenna 20 for performing transmission / reception of a wireless device has a wide band and variable antenna directivity, and is downsized to the same extent as a fixed directivity antenna such as a circular flat plate monopole antenna. Become. That is, the radio equipment is downsized and the radio wave transmission / reception performance is improved. Therefore, the antenna 20 of the first embodiment is particularly useful for a portable small information terminal.

以上説明したように、本実施の形態１では、非軸対象の放射素子１を用いるとともに、同軸線路４に形成される電界分布をアンテナ２０との接続部で可変させてアンテナ指向性を変化させているので、比較的簡易な構造で小型化かつ広帯域化された指向性可変型のアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供することができる。 As described above, the first embodiment uses the non-axis target radiating element 1 and changes the antenna directivity by changing the electric field distribution formed in the coaxial line 4 at the connection portion with the antenna 20. Therefore, it is possible to provide a variable directivity type antenna having a relatively simple structure and having a small size and a wide band, and a wireless device including the antenna.

実施の形態２．
図５及び図６にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図５は、実施の形態２のアンテナ２０を示す斜視図である。図６は、図５のアンテナ２０におけるＸＺ平面の断面図である。本実施の形態２のアンテナ２０は、放射素子１として円形の平板導体を用いている点が、前記実施の形態１のものとは相違する。 Embodiment 2. FIG.
5 and 6, the second embodiment of the present invention will be described in detail.
FIG. 5 is a perspective view showing the antenna 20 of the second embodiment. 6 is a cross-sectional view of the XZ plane of the antenna 20 of FIG. The antenna 20 of the second embodiment is different from that of the first embodiment in that a circular flat conductor is used as the radiating element 1.

図５及び図６に示すように、本実施の形態２のアンテナ２０は、主として、放射素子１と、円板状の地板２と、で構成されている。放射素子１及び地板２は、銅を主たる材料として形成された導体である。 As shown in FIGS. 5 and 6, the antenna 20 of the second embodiment is mainly composed of a radiating element 1 and a disk-shaped ground plane 2. The radiating element 1 and the ground plane 2 are conductors formed using copper as a main material.

放射素子１は、同軸線路４（又はＺ軸）に対して非軸対象に形成されている。詳しくは、放射素子１は、直径が９ｍｍの円形の平板導体である。なお、放射素子１の形状は、円形に限定されることなく、楕円形にすることもできる。 The radiating element 1 is formed non-axially with respect to the coaxial line 4 (or Z axis). Specifically, the radiating element 1 is a circular flat conductor having a diameter of 9 mm. Note that the shape of the radiating element 1 is not limited to a circle, and may be an ellipse.

このように構成された放射素子１は、その形状が円形平板状であるために、アンテナ２０の動作可能周波数を広域化することができる。また、放射素子１が非軸対象（非回転体）であることから、アンテナ２０は水平面内で指向性をもつことができる。 Since the radiating element 1 configured as described above has a circular flat plate shape, the operable frequency of the antenna 20 can be widened. Further, since the radiating element 1 is a non-axis target (non-rotating body), the antenna 20 can have directivity in a horizontal plane.

地板２は、同軸線路４との接続部の位置で放射素子１に対向するように、ＸＹ平面に平行に設置される。
アンテナ２０は、同軸線路４に接続されていて、同軸線路４から給電される。同軸線路４は、信号線４ａと、接地導体４ｂと、それらにより形成される線路４ｃと、からなる。 The ground plane 2 is installed in parallel to the XY plane so as to face the radiation element 1 at the position of the connection portion with the coaxial line 4.
The antenna 20 is connected to the coaxial line 4 and is fed from the coaxial line 4. The coaxial line 4 includes a signal line 4a, a ground conductor 4b, and a line 4c formed by them.

ここで、地板２上であって、アンテナ２０と同軸線路４との接続部には、前記実施の形態１と同様に、２組のスイッチ５及び短絡線６がＸＹ平面内の２方向にそれぞれ設置されている。そして、２つのスイッチ５によって、同軸線路４の電界分布が可変される。 Here, on the ground plane 2, at the connection portion between the antenna 20 and the coaxial line 4, as in the first embodiment, two sets of switches 5 and short-circuit wires 6 are respectively provided in two directions in the XY plane. is set up. The electric field distribution of the coaxial line 4 is varied by the two switches 5.

このように、本実施の形態２のアンテナ２０は、前記実施の形態１のものと同様に、円形平板導体からなる放射素子１と地板２とからなる指向性アンテナに対して、同軸線路４に形成される電界分布を可変させる可変手段５、６を設けることで、指向性可変型のアンテナとしたものである。しかも、オンするスイッチ５の位置を切り替えることによって、アンテナ指向性を所望の方向に高速に切り替えることができる。 As described above, the antenna 20 of the second embodiment is similar to that of the first embodiment in that the coaxial line 4 has a directional antenna composed of the radiating element 1 and the ground plane 2 made of a circular flat conductor. By providing the variable means 5 and 6 for changing the electric field distribution to be formed, the directivity variable antenna is obtained. In addition, the antenna directivity can be switched at high speed in a desired direction by switching the position of the switch 5 to be turned on.

以上説明したように、本実施の形態２では、非軸対象の放射素子１を用いるとともに、同軸線路４に形成される電界分布をアンテナ２０との接続部で可変させてアンテナ指向性を変化させているので、比較的簡易な構造で小型化かつ広帯域化された指向性可変型のアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供することができる。 As described above, the second embodiment uses the non-axis target radiating element 1 and changes the antenna directivity by changing the electric field distribution formed in the coaxial line 4 at the connection portion with the antenna 20. Therefore, it is possible to provide a variable directivity type antenna having a relatively simple structure and having a small size and a wide band, and a wireless device including the antenna.

実施の形態３．
図７及び図８にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図７は、実施の形態３のアンテナ２０を示す斜視図である。図８は、図７のアンテナ２０におけるＸＺ平面の断面図である。本実施の形態３のアンテナ２０は、放射素子１として円形平板導体を折り曲げたものを用いている点と、短絡手段として信号線４ａと接地導体４ｂとの間に設けた導体板８を用いている点と、が前記実施の形態２のものとは相違する。 Embodiment 3 FIG.
7 and 8, the third embodiment of the present invention will be described in detail.
FIG. 7 is a perspective view showing the antenna 20 of the third embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view of the XZ plane of the antenna 20 of FIG. The antenna 20 of the third embodiment uses a bent flat plate conductor as the radiating element 1 and a conductor plate 8 provided between the signal line 4a and the ground conductor 4b as a short-circuit means. This is different from that of the second embodiment.

図７及び図８に示すように、本実施の形態３のアンテナ２０は、主として、放射素子１と、円板状の地板２と、で構成されている。放射素子１及び地板２は、銅を主たる材料として形成された導体である。 As shown in FIGS. 7 and 8, the antenna 20 of the third embodiment is mainly composed of a radiating element 1 and a disk-shaped ground plane 2. The radiating element 1 and the ground plane 2 are conductors formed using copper as a main material.

放射素子１は、同軸線路４に対して非軸対象に形成されている。詳しくは、放射素子１は、直径が９ｍｍの円形の平板導体における中央部から上の部分を、ＸＹ面に平行になるように直角に折り曲げたものである。すなわち、放射素子１は、ＸＺ面に平行な基部１ａと、ＸＹ面に平行な折り曲げ部１ｂと、で構成されることになる。なお、折り曲げられる平板導体の形状は、円形に限定されることなく、楕円形や三角形にすることもできる。 The radiating element 1 is formed non-axially with respect to the coaxial line 4. Specifically, the radiating element 1 is obtained by bending a portion above a center portion of a circular flat conductor having a diameter of 9 mm at a right angle so as to be parallel to the XY plane. That is, the radiating element 1 includes a base 1a parallel to the XZ plane and a bent portion 1b parallel to the XY plane. In addition, the shape of the flat conductor to be bent is not limited to a circle, and may be an ellipse or a triangle.

このように構成された放射素子１は、前記実施の形態２と同様に、アンテナ２０の動作可能周波数を広域化することができるとともに、水平面内で指向性をもつことができる。さらに、本実施の形態３では、放射素子１の一部が折り曲げられているために、アンテナ２０のＺ方向の高さを低くすることができる。すなわち、本実施の形態３では、アンテナ２０が低姿勢化されて、さらなる小型化が可能になる。
なお、放射素子１として、平板導体を湾曲させたもの（例えば、Ｚ方向に波状に湾曲させたものである。）を用いた場合であっても、本実施の形態３と同様に、アンテナ２０を低姿勢化することができる。 The radiating element 1 configured in this way can widen the operable frequency of the antenna 20 and have directivity in a horizontal plane, as in the second embodiment. Further, in the third embodiment, since a part of the radiating element 1 is bent, the height of the antenna 20 in the Z direction can be reduced. That is, in the third embodiment, the antenna 20 is lowered in posture, and further downsizing is possible.
Even when the radiating element 1 is a curved flat conductor (for example, curved in the Z direction), the antenna 20 is the same as in the third embodiment. Can be lowered.

ここで、地板２上であって、アンテナ２０と同軸線路４との接続部には、２組のスイッチ５及び導体板８（浮遊導体板）がＸＹ平面内の２方向にそれぞれ設置されている。詳しくは、短絡手段としての導体板８は、線路４ｃ（誘電体）内にＺ方向に埋め込まれていて、その一端がスイッチ５を介して接地導体４ｂ（又は地板２）に接続されている。２つのスイッチ５は、ＭＥＭＳスイッチであって、アンテナ外部から制御用電極（不図示である。）を用いて電気的にオン・オフ制御される。このような構成によって、前記実施の形態２と同様に、地板２面内の２方向に電気的に短絡をオン・オフすることができる。 Here, two sets of switches 5 and conductor plates 8 (floating conductor plates) are installed in two directions in the XY plane on the ground plane 2 and at the connection portion between the antenna 20 and the coaxial line 4. . Specifically, the conductor plate 8 as a short-circuit means is embedded in the line 4c (dielectric) in the Z direction, and one end thereof is connected to the ground conductor 4b (or the ground plane 2) via the switch 5. The two switches 5 are MEMS switches and are electrically on / off controlled from outside the antenna using control electrodes (not shown). With such a configuration, as in the second embodiment, the short circuit can be electrically turned on / off in two directions within the surface of the main plate 2.

このように、本実施の形態３のアンテナ２０は、前記実施の形態２のものと同様に、円形平板導体からなる放射素子１と地板２とからなる指向性アンテナに対して、同軸線路４に形成される電界分布を可変させる可変手段５、８を設けることで、指向性可変型のアンテナとしたものである。しかも、オンするスイッチ５の位置を切り替えることによって、アンテナ指向性を所望の方向に高速に切り替えることができる。 As described above, the antenna 20 of the third embodiment is similar to that of the second embodiment in that the coaxial line 4 is compared to the directional antenna composed of the radiating element 1 and the ground plane 2 made of a circular flat conductor. By providing variable means 5 and 8 for varying the electric field distribution to be formed, the directivity variable antenna is obtained. In addition, the antenna directivity can be switched at high speed in a desired direction by switching the position of the switch 5 to be turned on.

以上説明したように、本実施の形態３では、非軸対象の放射素子１を用いるとともに、同軸線路４に形成される電界分布をアンテナ２０との接続部で可変させてアンテナ指向性を変化させているので、比較的簡易な構造で小型化かつ広帯域化された指向性可変型のアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供することができる。 As described above, in the third embodiment, the non-axis target radiating element 1 is used, and the electric field distribution formed in the coaxial line 4 is varied at the connection portion with the antenna 20 to change the antenna directivity. Therefore, it is possible to provide a variable directivity type antenna having a relatively simple structure and having a small size and a wide band, and a wireless device including the antenna.

実施の形態４．
図９及び図１０にて、この発明の実施の形態４について詳細に説明する。
図９は、実施の形態４のアンテナ２０を示す斜視図である。図１０は、図９のアンテナ２０におけるＸＺ平面の断面図である。本実施の形態４のアンテナ２０は、同軸線路４の電界分布を可変する可変手段として液晶１１を用いている点と、同軸線路４の線路径を部分的に大きくしている点とが、前記実施の形態２のものとは相違する。 Embodiment 4 FIG.
9 and 10, the fourth embodiment of the present invention will be described in detail.
FIG. 9 is a perspective view showing the antenna 20 of the fourth embodiment. 10 is a cross-sectional view of the XZ plane of the antenna 20 of FIG. The antenna 20 of the fourth embodiment uses the liquid crystal 11 as a variable means for changing the electric field distribution of the coaxial line 4 and the point that the line diameter of the coaxial line 4 is partially increased. This is different from the second embodiment.

図９及び図１０に示すように、本実施の形態４のアンテナ２０は、前記実施の形態２と同様に、円形平板導体からなる放射素子１と、放射素子１に対向するように配設された円板状の地板２と、で構成されている。アンテナ２０は、同軸線路４に接続されていて、同軸線路４から給電される。 As shown in FIGS. 9 and 10, the antenna 20 of the fourth embodiment is arranged so as to face the radiating element 1 and the radiating element 1 made of a circular flat plate conductor, as in the second embodiment. And a disk-shaped base plate 2. The antenna 20 is connected to the coaxial line 4 and is fed from the coaxial line 4.

ここで、同軸線路４は、信号線４ａと接地導体４ｂとにより形成される線路４ｃの径（線路径）が、接続部及びその近傍で大きくなるように形成されている。すなわち、図１０に示すように、同軸線路４には、接続部とその近傍に大径線路４ｃ１が設けられて、それ以外の部分には小径線路４ｃ２が設けられている。
このように構成された同軸線路４に接続されるアンテナ２０は、動作周波数が低周波側に拡大されて、数ＧＨｚ帯でも動作することが可能となる。 Here, the coaxial line 4 is formed such that the diameter (line diameter) of the line 4c formed by the signal line 4a and the ground conductor 4b is large at the connection portion and in the vicinity thereof. That is, as shown in FIG. 10, the coaxial line 4 is provided with a large-diameter line 4c1 at the connection portion and the vicinity thereof, and a small-diameter line 4c2 is provided at the other portions.
The antenna 20 connected to the coaxial line 4 configured in this way has an operating frequency expanded to a low frequency side, and can operate even in a few GHz band.

ここで、アンテナ２０と同軸線路４との接続部には、比誘電率可変部材としての液晶１１と、液晶１１の誘電率を変化させるための制御電極１２と、が設置されている。 Here, a liquid crystal 11 as a relative dielectric constant variable member and a control electrode 12 for changing the dielectric constant of the liquid crystal 11 are installed at a connection portion between the antenna 20 and the coaxial line 4.

詳しくは、液晶１１は、信号線４ａと接地導体４ｂとの間（大径線路４ｃ１の位置である。）に埋め込まれている。液晶１１は、その一端が信号線４ａに接続され、他端が制御電極１２を介して接地導体４ｂ（又は地板２）に接続されている。このような構成によって、アンテナ外部から制御電極１２を用いて液晶１１における任意の部分の誘電率を変化させることができる。 Specifically, the liquid crystal 11 is embedded between the signal line 4a and the ground conductor 4b (the position of the large diameter line 4c1). The liquid crystal 11 has one end connected to the signal line 4 a and the other end connected to the ground conductor 4 b (or the ground plane 2) via the control electrode 12. With such a configuration, the dielectric constant of an arbitrary portion of the liquid crystal 11 can be changed using the control electrode 12 from the outside of the antenna.

さらに詳しくは、液晶１１における周方向のすべての部分の誘電率を変化させない場合には、同軸線路４の電界分布に乱れが生じることがなく、アンテナ２０のもつ本来の放射パターンに変化は生じない。これに対して、液晶１１における周方向の一部分の誘電率を変化させた場合には、同軸線路４内の電界分布に乱れが生じて、アンテナ２０の放射パターンに変化が生じる。また、液晶１１の誘電率を変化させる位置を切り替えることによって、アンテナ指向性を所望の方向に高速に切り替えることができる。 More specifically, when the dielectric constant of all portions in the circumferential direction of the liquid crystal 11 is not changed, the electric field distribution of the coaxial line 4 is not disturbed, and the original radiation pattern of the antenna 20 is not changed. . On the other hand, when the dielectric constant of a portion of the liquid crystal 11 in the circumferential direction is changed, the electric field distribution in the coaxial line 4 is disturbed, and the radiation pattern of the antenna 20 is changed. Further, by switching the position where the dielectric constant of the liquid crystal 11 is changed, the antenna directivity can be switched in a desired direction at high speed.

以上説明したように、本実施の形態４では、非軸対象の放射素子１を用いるとともに、同軸線路４に形成される電界分布をアンテナ２０との接続部で可変させてアンテナ指向性を変化させているので、比較的簡易な構造で小型化かつ広帯域化された指向性可変型のアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供することができる。特に、本実施の形態４では、同軸線路４に大径線路４ｃ１を設けているので、数ＧＨｚ帯でも動作可能なアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供することができる。 As described above, the fourth embodiment uses the non-axis target radiating element 1 and changes the antenna directivity by changing the electric field distribution formed in the coaxial line 4 at the connection portion with the antenna 20. Therefore, it is possible to provide a variable directivity type antenna having a relatively simple structure and having a small size and a wide band, and a wireless device including the antenna. In particular, in the fourth embodiment, since the large-diameter line 4c1 is provided on the coaxial line 4, it is possible to provide an antenna that can operate even in a few GHz band and a wireless device including the antenna.

なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and within the scope of the technical idea of the present invention, the embodiments can be modified as appropriate in addition to those suggested in the embodiments. Is clear. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above embodiments, and can be set to a number, position, shape, and the like that are suitable for carrying out the present invention.

この発明の実施の形態１におけるアンテナを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the antenna in Embodiment 1 of this invention. 図１のアンテナを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the antenna of FIG. 図１のアンテナから放射される電波の水平方向における指向性を示すグラフである。It is a graph which shows the directivity in the horizontal direction of the electromagnetic wave radiated | emitted from the antenna of FIG. 図３において指向性を変化させた状態を示すグラフである。It is a graph which shows the state which changed the directivity in FIG. この発明の実施の形態２におけるアンテナを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the antenna in Embodiment 2 of this invention. 図３のアンテナを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the antenna of FIG. この発明の実施の形態３におけるアンテナを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the antenna in Embodiment 3 of this invention. 図５のアンテナを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the antenna of FIG. この発明の実施の形態４におけるアンテナを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the antenna in Embodiment 4 of this invention. 図７のアンテナを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the antenna of FIG.

Explanation of symbols

１放射素子、
１ａ基部、１ｂ折り曲げ部、
２地板、
４同軸線路、
４ａ信号線、４ｂ接地導体、４ｃ線路（誘電体）、
４ｃ１大径線路、４ｃ２小径線路、
５スイッチ、
６短絡線、
８導体板、
１１液晶部（比誘電率可変部材）、
１２制御電極、
２０アンテナ。
1 radiating elements,
1a base, 1b bent part,
2 Ground plane,
4 Coaxial line,
4a signal line, 4b ground conductor, 4c line (dielectric),
4c1 large diameter line, 4c2 small diameter line,
5 switches,
6 Short circuit wire,
8 conductor plate,
11 Liquid crystal part (variable dielectric constant member),
12 control electrodes,
20 Antenna.

Claims

An antenna fed from the coaxial line via a connection with the coaxial line,
A radiating element formed non-axially with respect to the coaxial line;
A ground plane facing the radiating element at the position of the connecting portion;
Variable means for varying the electric field distribution formed in the coaxial line at or near the connection part;
An antenna comprising:

The antenna according to claim 1, wherein the radiating element is a flat conductor.

The antenna according to claim 1, wherein the radiating element is a flat conductor bent or curved.

The antenna according to claim 2 or 3, wherein the flat conductor has a triangular shape and a vertex thereof is disposed on the side of the connecting portion.

The antenna according to claim 2 or 3, wherein the flat conductor is circular or elliptical.

The antenna according to any one of claims 1 to 5, wherein the electric field distribution is made variable by the variable means from outside the antenna.

The coaxial line includes a signal line and a ground conductor,
The antenna according to claim 1, wherein the variable means is a short-circuit means for short-circuiting a part between the signal line and the ground conductor.

The coaxial line includes a signal line and a ground conductor,
The variable means is a short-circuit means for short-circuiting a part of a conductor plate provided between the signal line and the ground conductor with the ground conductor. The described antenna.

The coaxial line includes a relative dielectric constant variable member between the signal line and the ground conductor,
The antenna according to any one of claims 1 to 8, wherein the variable means is means for partially changing a dielectric constant of the relative dielectric constant variable member.

The relative dielectric constant variable member is a liquid crystal,
10. The antenna according to claim 9, wherein the variable means includes a control electrode that changes a dielectric constant of the liquid crystal.

The antenna according to any one of claims 1 to 10, further comprising a switch for switching a variable operation of the electric field distribution by the variable means.

12. The coaxial line is formed so that a diameter of a line formed by a signal line and a ground conductor is larger than that of other portions in the connection portion and the vicinity thereof. The antenna according to any one of the above.

A wireless device comprising the antenna according to claim 1.