JP2007006215A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多点給電方式のダイポールアンテナをプリント基板で提供すること。
【解決手段】 アンテナ装置では、給電線により接続された複数の導電体の組が基板の表裏にそれぞれ設けられ、基板の一方の面の導電体の一部と他方の面の導電体の一部とが導電性部材で結合される。基板の表裏に導電体が設けられるので一対の給電線の双方を同一面上に設けなくて済む（立体交差させる必要がない。）。アンテナを一つの基板に作れることから，生産性に優れ，マルチバンドアンテナなどにも応用が利く．
【選択図】 図３

Description

本発明は無線通信装置に使用されるアンテナ装置に関する。

近年の移動無線通信では、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯及び２ＧＨｚ帯のような複数の周波数帯域でサービスを提供されている。設備投資その他のコストを低減する等の観点からは、移動局や基地局に配置するアンテナには最径化や軽量化が求められる。また、周波数帯域毎にアンテナを用意すると、アンテナの本数が多くなり、景観上好ましくないことに加えて、設置スペースを多く必要とし、設置場所が著しく制約されてしまう等の問題が生じる。このような不都合に対処する１つの手法は、複数の周波数に共振するマルチバンドアンテナを使用することである。従来のマルチバンドアンテナについては非特許文献１，２に記載されている。
苅込，"０．９／１．５／２ＧＨｚ帯共用１２０°ビームコーナリフレクタにおける無給電素子の効果，"信学ソ大，Ｂ−１−８０，２００２． 中村，駒田，恵比根，"携帯電話基地局用３周波共用アンテナ，"信学総大，Ｂ−１−６６，２０００

しかしながらこの種の従来のマルチバンドアンテナでは高い周波数帯域で比較的大きなグレーティングローブが発生してしまう問題が生じる。この点に関し、本発明の発明者等は多点給電方式でアンテナ装置を構成することでグレーティングローブを効果的に抑制できることを見出している。

図１は多点給電方式のアンテナ装置をプリント基板上に構成する一例を示す。図示の例では３枚の導体板が基板上に並べられ、導体板の間に２つの給電点が設けられている。しかしながらこの手法では基板の一方の面上で２本の給電線を用意する必要があり、それらの短絡を避けるために給電線を立体交差させる幾分複雑なレイアウトが必要になる。従ってこの手法は生産性等の観点からは好ましくない。

図２は基板の表裏に導体板を設けることで、給電線の立体交差を回避しようとする例を示す。図中、影の付いていない導体板は基板の表面に位置し、影の付いた導体板は裏面に位置する。しかしながらこのような構成を採用すると、相互結合の問題から２つのダイポールアンテナが近接しているためにインピーダンスの整合性がとれないことが知られている。この点については例えば、Kraus. M, “Antennas third edition,” McGrawHill, pp455, 2002 に記載されている。

本発明は、上記問題点に対処するためになされたものであり、プリント基板を用いて生産性の面で優れたアンテナ装置を提供することである。

本発明で使用されるアンテナ装置では、給電線により接続された導電体の組が基板の表裏にそれぞれ設けられ、基板の一方の面の導電体の一部と他方の面の導電体の一部とが1本または複数の導電性手段で結合される。

本発明によれば、複数給電のダイポールアンテナを制作することが容易になり、生産性を向上させることができる。

本発明の一態様では、給電線により接続された複数の導電体の組が基板の表裏にそれぞれ設けられ、基板の一方の面の導電体の一部と他方の面の導電体の一部とが1本または複数の導電性部材で結合される。複数の導電体に給電線が接続され、多点給電方式のアンテナ装置が構成される。基板の表裏に導電体が設けられるので一対の給電線の双方を同一面上に設けなくて済む（立体交差させる必要がない。）。

複数の導電体は一定の間隔を空けて並べられてもよい。より具体的には、基板の一方の面で隣接する導体板の隙間の裏面側に他方の面の導体板が位置するように基板の表裏で複数の導体板が並べられてもよい。

基板表裏の導電体を接続する導電性部材は基板を貫通する１以上のピンで構成されてもよい。これにより多点給電方式のダイポールアンテナを、より簡易に構成することができる。

複数の導電体の組に隣接する１以上の無給電素子がアンテナ装置に設けられてもよい。これにより共振周波数の数や種類を調整することができる。

図３は本発明の一実施例によるアンテナ装置を示す。図４は図３に示されるアンテナ装置のＡ−Ａ線断面図を示す。アンテナ装置は、プリント基板（基板）３０と、基板の一方の面（便宜上、表面と呼ぶ）に設けられた２枚の導体板３１，３３と、基板の他方の面（便宜上、裏面と呼ぶ）に設けられた２枚の導体板３２，３４とを有する。導体板３１，３３は一対の給電線の一方で互いに接続される。導体板３２，３４は一対の給電線の他方で互いに接続される。導体板は例えば銅より成る金属箔から構成されてもよい。図示の例では、表面の隣接する導体板３１，３３の隙間の裏面に導体板３２が位置するように導体板が並べられる。或いは、裏面の隣接する導体板３２，３４の隙間の裏面（表面）に導体板３３が位置するように導体板が並べられる。図２に示されるアンテナ装置とは異なり、本実施例によるアンテナ装置は導体板３３と導体板３２とが基板を貫通する導電性のピン３５で接続されている。

導体板３２及び３３は基板を貫通する導電性のピン３５で短絡されているので、給電時に導体板３２，３３は同電位になり、同じ電流が流れる。従って、図３のアンテナ装置は図１のアンテナ装置と同様に２点給電方式のダイポールアンテナとして機能する。図３のアンテナ装置は図１のアンテナ装置とは異なり基板の表裏に導電体を設けているので給電線を立体的に交差させる必要はない。

図３に示される例では１つのピンで表裏の導電体３２，３３を電気的に接続しているが、１より多くのピンでそれらが接続されてもよいし、基板を貫通しないリード線で導体板３２，３３が接続されてもよい。要するに導体板３２，３３が電気的に接続されていればよいからである。例えば、図５に示されるように表裏の導体板３２，３３が基板を挟んで互いに重なるようにし、その重複した導体板で容量結合が形成されてもよい。但し、図５に示される例では、導体板３２，３３の重複量を適切に調整することでインピーダンスが適切に調整される必要がある。

図６は本発明の一実施例によるアンテナ装置の一例を示す。図３で説明済みの要素には同じ参照番号が付されており、重複的な説明は省略される。図６のアンテナ装置は更に基板の表面側に無給電素子６１，６２を備えている。無給電素子６１，６２は給電線に接続されていない素子であるが、ダイポールの給電素子（３１，３２，３３，３４）の中央を無給電素子の中央となるように近接配置することで無給電素子６１，６２に電流が流れ、ダイポール素子と無給電素子の2周波で共振するアンテナを構築することができる。無給電素子は基板の表裏双方に設けられてもよいし、一方の面だけに設けられてもよい。

図７に示されるシミュレーション結果は、各種のアンテナ装置に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）と周波数との関係を示す。横軸は周波数（ＧＨｚ）を表し、縦軸は電圧定在波比を示す。図中、丸印でプロットされたグラフは図２に図６の無給電素子６１，６２を近接配置したアンテナ装置に関するシミュレーション結果を示す。このアンテナ装置は無給電素子しか共振（２．０ＧＨｚ付近）していない。実用上、共振周波数でのＶＳＷＲは２よりも十分に小さいことを要する。図中、四角印でプロットされたグラフは図５に図６の無給電素子６１，６２を近接配置したアンテナ装置に関するシミュレーション結果を示す。インピーダンスが適切に整合するように、導体板３２，３３の重複量は２０ｍｍに調整されている。図示されているように、ダイポールアンテナの共振点１．０ＧＨｚ及び無給電素子の共振点２．０５ＧＨｚ付近で共振している。従って、図５に示されるアンテナ装置は２周波共用アンテナとして使用可能である。図中、三角印でプロットされたグラフは図６に示されるようなアンテナ装置に関するシミュレーション結果を示す。図示されているように、ダイポールアンテナの共振点１．０ＧＨｚ及び無給電素子の共振点２．０５ＧＨｚ付近で共振している。従って、図３に示されるアンテナ装置も２周波共用アンテナとして使用可能である。

多点給電方式のアンテナ装置の一例を示す図である。 多点給電方式のアンテナ装置の一例を示す図である。 本発明の一実施例によるアンテナ装置の一例を示す図である。 図３に示されるアンテナ装置のＡ−Ａ線断面図を示す。 本発明の一実施例によるアンテナ装置の一例を示す図である。 本発明の一実施例によるアンテナ装置の一例を示す図である。 各種のアンテナ装置に対するシミュレーション結果を示す図である。

符号の説明

３０ 基板
３１，３３ 一方の導体板の組
３２，３４ 他方の導体板の組
３５ 導電性部材
６１，６２ 無給電素子

Claims (5)

1. 給電線により接続された複数の導電体の組が基板の表裏にそれぞれ設けられ、
   基板の一方の面の少なくとも１つの導電体と他方の面の少なくとも１つの導電体とが導電性手段で結合される
   ことを特徴とするアンテナ装置。
2. 複数の導電体が一定の間隔を空けて並べられる
   ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 基板の一方の面で隣接する導体板の隙間の裏面側に他方の面の導体板が位置するように基板の表裏で複数の導体板が並べられる
   ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
4. 前記導電性手段が基板を貫通する１以上のピンで構成される
   ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
5. 複数の導電体の組に隣接する１以上の無給電素子を有する
   ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。

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