JP2006114982A

JP2006114982A - スロットアンテナ

Info

Publication number: JP2006114982A
Application number: JP2004297742A
Authority: JP
Inventors: Genshu To; 元珠竇
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】広帯域化が容易で小型化しても所要の帯域幅が確保しやすいスロットアンテナを提供すること。
【解決手段】スロットアンテナの放射スロット１２が、直線状に延びて近傍に給電点１３，１４が設けられる第１スロット部１２ａと、第１スロット部１２ａの延伸方向両端部から離隔した位置で該第１スロット部１２ａに連通して直線状に延びる第２スロット部１２ｂとを備え、第２スロット部１２ｂの延伸方向を第１スロット部１２ａの延伸方向に対して直交させることにより、広帯域化が図れる。また、第１および第２スロット部１２ａ，１２ｂが開設されている平面から直角に延設されて相対向する一対の平面に、第１スロット部１２ａの延伸方向両端部に連通して第２スロット部１２ｂと平行に延びる一対の第３スロット部１２ｃが開設されていれば、小型化が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射スロットを開設した金属板等の導体部材に給電して該放射スロットを励振させるスロットアンテナに係り、特に、小型化や広帯域化に好適なスロットアンテナに関する。

スロットアンテナは、導体層や金属板等の導体部材に開設した放射スロットを励振させるというもので、小型かつ安価に製造できるという利点を有するため、無線ＬＡＮカードの内臓アンテナやＥＴＣ（自動料金収受システム）用のアンテナなどとして広く採用されている。このようなスロットアンテナの従来例としては、導電性の金属板に直線状に延びる開口を形成して放射スロットとなし、この放射スロットの近傍で該金属板に対して給電を行うという構成のものが広く知られている（例えば、特許文献１参照）。

図５は従来例に係るスロットアンテナの斜視図であり、このスロットアンテナでは、導電性の金属板からなるケース部材１の上板部１ａに放射スロット２を開設して励振させるようにしている。放射スロット２は直線状に延びる細長い開口として形成されており、上板部１ａには放射スロット２の延伸方向中央付近に給電点３，４が設定されている。これらの給電点３，４は、一方が給電回路に接続され他方がグラウンドに接続されている。そして、給電時には放射スロット２の周縁に沿って高周波電流が流れ、所定の周波数で放射スロット２を励振させることができる。

また、他の従来例として、無線ＬＡＮカードに内蔵されているプリント基板の片面に導体層をパターニングし、この導体層に縁取られた直線状に延びる開口を放射スロットとなし、プリント基板の他面にパターニングされたマイクロストリップ線路を放射スロット近傍の導体層と電磁結合させることによって給電を行うようにしたスロットアンテナも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−２１８６２９号公報（第２頁、図５）特開２００３−２３４６１５号公報（第２頁、図１４）

ところで、上述した従来のスロットアンテナにおいては、放射スロットの延伸方向両端部を拡幅するなどして高周波電流の経路長を増大させることにより、小型化を図ることが可能である。このようなスロットアンテナに対する小型化の要望は、最近ますます高まっており、例えばスロットアンテナと回路基板とをユニット化してなるコンパクトなアンテナ装置を構成する場合には、スロットアンテナ自体の小型化が必須となる。しかしながら、スロットアンテナの小型化を促進すると帯域幅が狭くなってしまうため、これまでは、アンテナ感度に支障をきたさない帯域幅を確保するためにスロットアンテナの小型化が不所望に制限されてしまうという問題があった。

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、広帯域化が容易で小型化しても所要の帯域幅が確保しやすいスロットアンテナを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明では、放射スロットを開設した導体部材に給電して該放射スロットを励振させるスロットアンテナにおいて、前記放射スロットが、直線状に延びて近傍に給電点が設けられる第１スロット部と、前記第１スロット部の延伸方向両端部から離隔した位置で該第１スロット部に連通して直線状に延びる第２スロット部とを備えており、前記第２スロット部の延伸方向が前記第１スロット部の延伸方向に対して直交している構成とした。

このように第１スロット部と連通する第２スロット部が該第１スロット部に対して直交していると、給電時に第２スロット部を回り込む高周波電流の経路にバラツキが生じるため、若干異なる複数の周波数に共振させることができて帯域幅が広がる。また、第１スロット部で生成される電界の方向と第２スロット部で生成される電界の方向とが直交するため、両者の不所望なカップリングが回避されて複数共振周波数間の間隔を所望値に設定できる。

かかる構成のスロットアンテナにおいて、前記第２スロット部の長さや形成位置は適宜選択可能であるが、例えば、第２スロット部の開口端が第１スロット部の延伸方向中央部と延伸方向一端部との間で該第１スロット部の一側縁に臨出していると共に、該開口端から前記一端部に至る第１スロット部の長さと第２スロット部の延伸方向の長さとが略同等に設定されていれば、広帯域化を図るうえで好ましい。

また、かかる構成のスロットアンテナにおいて、前記導体部材が、前記第１および第２スロット部が開設されている天面部と、前記天面部から直角に延設された一対の相対向する側面部とを備えていると共に、前記一対の側面部に、前記第１スロット部の延伸方向両端部に連通して前記第２スロット部と平行に延びる第３スロット部が開設されている構成にした場合、第３スロット部によってアンテナ磁界領域で高周波電流の経路長が稼げるため、このスロットアンテナの小型化が促進できて好ましい。しかも、第３スロット部で生成される電界の方向は第１および第２スロット部で生成される電界の方向と直交するため、不所望なカップリングが回避されて複数共振周波数間の間隔を所望値に設定できる。

また、かかる構成のスロットアンテナにおいて、前記放射スロットを開設した前記導体部材は導体層をパターニングすることによっても形成できるが、導電性の金属板に放射スロットを開設してスロットアンテナとなせば、製造コストを低減できるため好ましい。この場合、前記金属板が高周波回路の配設された回路基板を覆うシールドケースであれば、放射スロットを開設したシールドケースをスロットアンテナとして動作させることができるため、スロットアンテナと回路基板とをユニット化したアンテナ装置を製造する際に、部品点数および組立工数を大幅に削減できる。

本発明のスロットアンテナにおける放射スロットは、第１スロット部の延伸方向両端部から離隔した位置に、該第１スロット部に対して直交する第２スロット部を連通させているので、給電時に第２スロット部を回り込む高周波電流の経路にバラツキが生じて帯域幅が広がる。また、第１スロット部で生成される電界の方向と第２スロット部で生成される電界の方向とが直交するため、両者の不所望なカップリングを回避できる。それゆえ、広帯域化が容易で小型化しても所要の帯域幅が確保しやすいスロットアンテナが得られる。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るスロットアンテナの斜視図、図２は該スロットアンテナの平面図、図３は該スロットアンテナの周波数に応じたリターンロスを示す特性図、図４はスロットアンテナがシールドケースを兼ねているアンテナ装置の断面図である。

図１，２に示すスロットアンテナは、下面側を開口端となした直方体形状にプレス加工された導電性の金属板１１と、この金属板１１に開設された放射スロット１２とを備えており、金属板１１の上板部（天面部）１１ａには放射スロット１２の近傍に給電点１３，１４が設定されている。放射スロット１２は、上板部１１ａを長手方向に横切る直線状に開設された第１スロット部１２ａと、上板部１１ａにおいて第１スロット部１２ａの一側部に連通する直線状に開設された第２スロット部１２ｂと、金属板１１の相対向する一対の側板部（側面部）１１ｂにおいて第１スロット部１２ａの延伸方向両端部に連通する直線状に開設された一対の第３スロット部１２ｃとからなり、第２スロット部１２ｂと第３スロット部１２ｃは上板部１１ａの短手方向に沿って互いに平行に延びている。また、第２スロット部１２ｂの開口端は、第１スロット部１２ａの延伸方向中央部と延伸方向一端部との間で該第１スロット部１２ａの一側縁に臨出しており、該開口端から該一端部に至る第１スロット部１２ａの長さＬ１と第２スロット部１２ｂの延伸方向の長さＬ２とが略同等に設定されている（図２参照）。図示していないが、一方の給電点１３は給電回路に接続され、他方の給電点１４はグラウンドに接続されている。

このように構成されたスロットアンテナは、給電時に放射スロット１２の周縁に沿って高周波電流が流れ、所定の周波数で放射スロット１２を励振させることができるが、その際、第２スロット部１２ｂを回り込む高周波電流の経路にバラツキが生じるため、若干異なる複数の周波数に共振させることができて帯域幅が広がる。すなわち、放射スロット１２が第２スロット部１２ｂを有さない形状であると仮定すると、周波数に応じたリターンロスは図３の破線で示すようになって共振点が一つしか得られないが、放射スロット１２に第２スロット部１２ｂを設けることによって、図３の実線で示すように周波数が若干異なる二つの共振点が得られるため、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数範囲が大幅に拡大して広帯域化が実現できる。

また、このスロットアンテナは、第１スロット部１２ａの延伸方向両端部に連通する第３スロット部１２ｃが開設してあるため、アンテナ磁界領域で高周波電流の経路長が稼げ、小型化が促進しやすくなっている。

また、このスロットアンテナは、図１に示すように、第１スロット部１２ａで生成される電界の方向Ａと、第２スロット部１２ｂで生成される電界の方向Ｂと、第３スロット部１２ｃで生成される電界の方向Ｃとが、互いに直交するように各スロット部１２ａ〜１２ｃの延伸方向を定めているため、各スロット部１２ａ〜１２ｃで生成される電界どうしの不所望なカップリングを回避できる。それゆえ、第２スロット部１２ｂや第３スロット部１２ｃを付設することによって理想的なデュアル共振特性が得られる。

なお、第２スロット部１２ｂの長さや形成位置は適宜選択可能であるが、第１および第２のスロット部１２ａ，１２ｂの相対位置関係を本実施形態例のように設定しておけば、広帯域化が容易に実現できるため好ましい。

図４に示すアンテナ装置２０は、高周波回路が配設された回路基板２１と、この回路基板２１に実装された電子部品２２と、回路基板２１の上面側を覆う板金製の上部シールドケース２３と、回路基板２１の下面側を覆う板金製の下部シールドケース２４とによって主に構成されており、上部シールドケース２３は図１，２に示すスロットアンテナと同じものである。すなわち、上部シールドケース２３には放射スロット（第１〜第３スロット部１２ａ〜１２ｃ）が開設されていると共に、該放射スロットの近傍に給電点が設定されており、該給電点は回路基板２１の高周波回路と電気的に接続されている。これにより、上部シールドケース２３をスロットアンテナとして動作させることができるため、スロットアンテナと回路基板２１とをユニット化したコンパクトで広帯域なアンテナ装置２０が得られる。また、このアンテナ装置２０は、スロットアンテナが上部シールドケース２３を兼ねていることから、部品点数および組立工数を大幅に削減できて、安価に製造することができる。

なお、上述した実施形態例では、金属板に放射スロットを開設した場合について説明したが、プリント基板等の表面にパターニングされた導体層の開口部分を放射スロットとなす場合であっても、本発明を適用することで広帯域化が容易に実現できる。

本発明の実施形態例に係るスロットアンテナの斜視図である。該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周波数に応じたリターンロスを示す特性図である。該スロットアンテナがシールドケースを兼ねている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斜視図である。

符号の説明

１１金属板
１１ａ上板部（天面部）
１１ｂ側板部（側面部）
１２放射スロット
１２ａ第１スロット部
１２ｂ第２スロット部
１２ｃ第３スロット部
１３，１４給電点
２０アンテナ装置
２１回路基板
２３上部シールドケース

Claims

放射スロットを開設した導体部材に給電して該放射スロットを励振させるスロットアンテナであって、前記放射スロットが、直線状に延びて近傍に給電点が設けられる第１スロット部と、前記第１スロット部の延伸方向両端部から離隔した位置で該第１スロット部に連通して直線状に延びる第２スロット部とを備えており、前記第２スロット部の延伸方向が前記第１スロット部の延伸方向に対して直交している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、前記第２スロット部の開口端が前記第１スロット部の延伸方向中央部と延伸方向一端部との間で該第１スロット部の一側縁に臨出していると共に、該開口端から前記一端部に至る前記第１スロット部の長さと前記第２スロット部の延伸方向の長さとが略同等に設定されていることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項１または２の記載において、前記導体部材が、前記第１および第２スロット部が開設されている天面部と、前記天面部から直角に延設された一対の相対向する側面部とを備えていると共に、前記一対の側面部に、前記第１スロット部の延伸方向両端部に連通して前記第２スロット部と平行に延びる第３スロット部が開設されていることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記導体部材が金属板からなることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項４の記載において、前記金属板が高周波回路の配設された回路基板を覆うシールドケースであることを特徴とするスロットアンテナ。