JP2007049668A - Wideband antenna apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、広帯域特性を有する無線通信例えばUWB(Ultra Wide Band:3.1GHz〜10.6GHz)や携帯電話の基地局等に用いられる広帯域特性を有する広帯域アンテナ装置に関する。 The present invention relates to a wideband antenna apparatus having wideband characteristics used for wireless communication having wideband characteristics such as UWB (Ultra Wide Band: 3.1 GHz to 10.6 GHz) and a base station of a mobile phone.
携帯電話の基地局では、例えば800MHz帯、1.5GHz帯、1.7GHz帯、2GHz帯の帯域が一般に使用されている。また、従来、携帯電話基地局用アンテナとしては、モノポールアンテナが一般に知られている。 In mobile phone base stations, for example, 800 MHz band, 1.5 GHz band, 1.7 GHz band, and 2 GHz band are generally used. Conventionally, a monopole antenna is generally known as an antenna for a mobile phone base station.
しかし、モノポールアンテナは、周波数帯域が狭く、携帯電話基地局用アンテナとして使用した場合、上記各帯域毎に設置する必要がある。上記のように800MHz帯、1.5GHz帯、1.7GHz帯、2GHz帯の4つの帯域を使用する場合には、4本のモノポールアンテナが必要になり、入出力端子も同様に4個必要になる。 However, the monopole antenna has a narrow frequency band, and when used as a mobile phone base station antenna, it is necessary to install the monopole antenna for each band. As described above, when four bands of 800 MHz band, 1.5 GHz band, 1.7 GHz band, and 2 GHz band are used, four monopole antennas are required, and four input / output terminals are also required. become.
また、従来、移動体に装着して使用するアンテナとして、フランジ上に誘導体基板を設け、この誘導体基板にスタブ素子、放射素子及び容量板素子等を構成することによって広帯域化を図った高周波アンテナが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
上記従来のモノポールアンテナを機器に接続してシステムを構築する場合、4つの周波数帯域を使用している場合には、4本のアンテナが必要であると共に4個のコネクタと4本のケーブルが必要になり、システムが高価になってしまうという問題がある。また、リピータ用アンテナとして、ビル内の天井等に設置する用途では、周波数帯が低い800MHzの帯域では、従来のモノポールアンテナは、アンテナの背高が高くなり、設置の困難が指摘されている。 When a system is constructed by connecting the above-described conventional monopole antenna to a device, when four frequency bands are used, four antennas are required and four connectors and four cables are used. There is a problem that it becomes necessary and the system becomes expensive. In addition, when used as a repeater antenna on a ceiling or the like in a building, it has been pointed out that the conventional monopole antenna has a high antenna height in a low frequency band of 800 MHz, and is difficult to install. .
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、低背高、小型化を図り得ると共に広帯域特性とすることができる広帯域アンテナ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a wideband antenna device that can achieve a low profile and a small size and can have a wideband characteristic.
本発明に係る広帯域アンテナ装置は、平面導体板と、前記平面導体板上に垂直に設けられ、板状素子を用いた第1の放射素子と、前記第1の放射素子の外側端中央から両側に斜めに設けられ、先端部が前記平面導体板に固定される帯状の第2の放射素子と、前記第1の放射素子と第2の放射素子の共通接続部において前記第1の放射素子と同方向に平行して設けられる板状の第3の放射素子とを具備することを特徴とする。
また、前記第1の放射素子は、下端部近傍の両側に板状の整合素子を設けたことを特徴とする。
また、前記第3の放射素子は、両側部に前記第2の放射素子方向に切欠きを設けたことを特徴とする。
A wideband antenna device according to the present invention includes a planar conductor plate, a first radiating element that is provided vertically on the planar conductor plate, and uses a plate-like element, and both sides from the center of the outer end of the first radiating element. A second radiating element in the form of a band whose tip is fixed to the planar conductor plate, and the first radiating element at a common connection of the first and second radiating elements, And a plate-like third radiating element provided in parallel to the same direction.
Further, the first radiating element is characterized in that plate-like matching elements are provided on both sides near the lower end.
Further, the third radiating element is characterized in that a notch is provided on both side portions in the direction of the second radiating element.
本発明によれば、複数の放射素子を組み合わせて構成することにより、アンテナの低背高、小型化及び広帯域化を図ることができ、1つのアンテナを多周波に共用することができる。 According to the present invention, by combining a plurality of radiating elements, the antenna can be reduced in height, size and bandwidth, and one antenna can be shared by multiple frequencies.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る広帯域アンテナ装置10の斜視図、図2は図1における要部の正面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a
図1において、11は円形の平面導体板で、半径が約λ0/4に設定される。上記λ0は、動作最低周波数例えば800MHzにおける波長である。上記平面導体板11の中心部には、穴12が設けられ、この穴12の部分に同軸コネクタ13が図2に示すように支持板15及びネジ16により取付けられる。このとき同軸コネクタ13の中心導体14は、上記穴12内を通って反対側に導出される。そして、この中心導体14の先端部に第1の放射素子17の給電点18が半田付け等により接続される。上記第1の放射素子17は、平面導体板11に対して垂直に配置され、偏波面が垂直偏波となっている。
1, 11 is a circular flat conductor plate, the radius is set to about λ 0/4. The λ 0 is a wavelength at the lowest operating frequency, for example, 800 MHz. A
上記第1の放射素子17は、図2に示すようにモノポールアンテナとして動作する板状素子により形成したもので、全長Lが約λ0/9(約40mm)、上部の横幅Wが約λ0/3(約115mm)に設定される。上記第1の放射素子17は、例えば上端から下方に行くに従って幅が順次狭くなるように形成し、インピーダンスが適正値例えば50Ωとなるようにしている。また、第1の放射素子17は、下端部の中心が給電点18となっている。
上記のように平面導体板11上に第1の放射素子17を垂直に配置することにより、平面導体板11は第1の放射素子17の鏡像を形成したモノポールアンテナとして動作する。
The first
By arranging the first
そして、上記第1の放射素子17の外側端中央、すなわち図に示す第1の放射素子17の上部(頂部)中央から両側部方向に斜めに位置するように、帯状の第2の放射素子21a、21bが設けられる。この第2の放射素子21a、21bは、この例では一体に形成し、第1の放射素子17と交差するように設けている。この第1の放射素子17の上部と第2の放射素子21a、21bが交差する部分は半田付けされて固定される。
Then, the strip-shaped second
また、上記第2の放射素子21a、21bは、平面導体板11側に位置する先端が平面導体板11と平行になるように外側あるいは内側方向に折り曲げられて平面導体板11にネジ止め及び半田付け等により固定されるもので、その長さ(平面導体板11に接している先端部を除く)がそれぞれ約λ0/5±1.25λ0(約60〜80mm)、素子幅Waがλ0/25〜λ0/10.5(約15〜35.7mm)に設定される。また、上記第2の放射素子21a、21bは、山形状に形成され、その頂部において第1の放射素子17を保持する機能も兼ねている。
The second
更に、上記第2の放射素子21a、21bの上側、すなわち第1の放射素子17と第2の放射素子21a、21bの共通接続部において、第1の放射素子17と同方向に板状の第3の放射素子22が設けられる。この第3の放射素子22は、例えば両端部がほぼ台形状に形成されており、全長が第1の放射素子17の上部の幅Wと略同じか少し短く設定され、両側中央すなわち第2の放射素子21a、21bに対応する部分に切欠き23a、23bが設けられる。この切欠き23a、23bは、第2の放射素子21a、21bの電波放射を妨げないために設けられる。
Further, the upper side of the second
また、第3の放射素子22には、中央部に例えば長方形の開口部24が形成され、この開口部24において、第2の放射素子21a、21bと半田付けされて固定される。上記第3の放射素子22は、上下左右対称形に形成することが望ましい。第3の放射素子22を上下左右対称形に形成することによって水平面指向性の乱れを無くし無指向性とすることができる。
Further, the third
そして、上記アンテナ装置10は、図1に示すように、上記同軸コネクタ13の外周にネジ溝31を形成し、このネジ溝31にアンテナ取り付け用のナット32を螺着している。この場合、同軸コネクタ13には、平面導体板11とナット32との間に位置するように円状のアンテナ取り付け板33を設けている。このアンテナ取り付け板33は、中心部に穴を設け、この穴部分に同軸コネクタ13を挿通させている。すなわち、上記平面導体板11とアンテナ取り付け板33との間に、アンテナ取り付け位置における部材例えば天井部材等を介在させ、ナット32を締め付けることにより、アンテナ装置10を固定するようにしている。
図3は、上記アンテナ装置10に合成樹脂製のアンテナカバー35を装着した状態を示したものである。この場合、アンテナカバー35を平面導体板11にネジ止め等によって固定する。
In the
FIG. 3 shows a state in which an
図4は、上記アンテナ装置10において、平面導体板11上に第1の放射素子17のみを設けた場合のVSWR特性であり、横軸に周波数GHzを取り、縦軸にVSWRを取って示した。上記のように平面導体板11上に第1の放射素子17のみを設けた場合、周波数が約1.6〜1.75GHzの範囲、及び約2.2〜3.1GHzの範囲においてVSWRが2以下となり、良好な受信が可能である。
FIG. 4 shows the VSWR characteristics when only the first
図5は、上記アンテナ装置10において、平面導体板11上に第1の放射素子17及び第2の放射素子21a、21bを設けた場合のVSWR特性である。第1の放射素子17及び第2の放射素子21a、21bを設けた場合、周波数が約1.0〜1.95GHzの範囲、及び約2.3〜3.35GHzの範囲においてVSWRが2以下となり、良好な受信が可能である。上記のように第1の放射素子17及び第2の放射素子21a、21bを使用した場合には、例えば携帯電話周波数1.5GHz帯と1.7GHz帯において、2周波共用アンテナとして使用することが可能である。
FIG. 5 shows the VSWR characteristics when the first
図6は、上記アンテナ装置10において、平面導体板11上に第1の放射素子17、第2の放射素子21a、21b及び第3の放射素子22を設けた場合のVSWR特性である。この場合の周波数特性は、周波数が約0.75〜0.95GHzの範囲及び約1.8〜2.8GHzの範囲においてVSWRが2以下となり、良好な受信が可能である。従って、上記実施形態に示したアンテナ装置10は、例えば携帯電話周波数800MHz帯と2GHz帯において、2周波共用アンテナとして使用することができる。
また、上記アンテナ装置10の指向性は、垂直偏波水平面において無指向性となる。
FIG. 6 shows VSWR characteristics when the first
In addition, the directivity of the
上記実施形態によれば、小型化を図りながら広帯域特性とすることができ、多周波共用アンテナとして使用することができる。 According to the above-described embodiment, it is possible to achieve wideband characteristics while achieving miniaturization, and it can be used as a multi-frequency shared antenna.
なお、上記実施形態では、第2の放射素子21a、21bの上に第3の放射素子22を設けた場合について示したが、第1の放射素子17の上部、すなわち第1の放射素子17と第2の放射素子21a、21bとの間に第3の放射素子22を設けても良い。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上記実施形態では、第3の放射素子22の端部を角形に形成した場合について示したが、その他の形状、例えば図7に示すように楕円形状に形成しても良い。この場合、楕円形の長軸と短軸との比は、例えば約1:0.7に設定する。
更に、図8に示すように楕円形状に形成した第3の放射素子22の両側中央に切欠き23a、23bを設けても良い。このように切欠き23a、23bを設けることにより、第2の放射素子21a、21bの電波放射を妨げることがなく、水平面における指向性偏差を小さくすることができる。
In the above-described embodiment, the case where the end portion of the
Furthermore, as shown in FIG. 8,
また、上記実施形態では、第2の放射素子21a、21bと第3の放射素子22とを別体に形成した場合について示したが、図9(a)、(b)に示すように第2の放射素子21a、21bと第3の放射素子22とを一体に形成しても良い。図9(a)は帯状の第2の放射素子21a、21bに対し、楕円形に形成した第3の放射素子22を中央部において一体に形成した場合、図9(b)は帯状の第2の放射素子21a、21bに対し、角形に形成した第3の放射素子22を中央部において一体に形成した場合の例を示している。なお、第2の放射素子21a、21bと第3の放射素子22との間に形成されるスリットの幅は、特性に殆ど影響しないので任意に設定可能である。
In the above-described embodiment, the
上記のように第2の放射素子21a、21bと第3の放射素子22とを一体化することで、部品点数及び組込み工数が減り、安価に製作することができる。
By integrating the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図10は本発明の第2実施形態に係る広帯域アンテナ装置10Aの斜視図である。図11(a)は、図10における第1の放射素子17部分のみを示す正面図、(b)は同側面図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a perspective view of a
この第2実施形態に係るアンテナ装置10Aは、図1に示した第1実施形態に係るアンテナ装置10において、第1の放射素子17に対して整合素子部41を設けたものである。その他の構成は、第1実施形態と同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
The
上記第1の放射素子17は、第1実施形態で説明したようにモノポールアンテナとして動作する板状素子により形成したもので、全長Lが約λ0/9、上部の横幅Wが約λ0/3に設定される。また、第1の放射素子17は、例えば上端から下方に行くに従って幅が順次狭くなるように形成し、インピーダンスが適正値例えば50Ωとなるようにしている。また、第1の放射素子17は、下端部の中心が給電点18となっている。
The
そして、上記第1の放射素子17には、最下側部から距離Laだけ上方位置に整合素子部41を設けている。上記整合素子部41の高さLaは、例えば約λ0/25に設定される。λ0は、アンテナ装置の動作最低周波数を例えば800MHzとした場合の波長であり、上記λ0/25の値は約15mmとなる。
The
上記整合素子部41は、例えば長方形状の板状の整合素子42a、42bを第1の放射素子17の両面に設けたものである。この場合、整合素子42a、42bは、例えば第1の放射素子17側をL字状に折り曲げ、この折り曲げ部分を第1の放射素子17に装着している。上記整合素子42a、42bは、横幅Wbが約λ0/4.5(約80mm)、第1の放射素子17からの突出幅Wcが約λ0/37.5(約10mm)に設定される。
The
図12は、上記アンテナ装置10AのVSWR特性を示したもので、約0.75〜2.15GHzの範囲においてVSWRが2以下となり、その比帯域は約92%である。従って、上記実施形態に示したアンテナ装置10Aは、例えば携帯電話周波数800MHz帯から2GHz帯における広帯域アンテナとして使用することができる。また、上記アンテナ装置10Aの指向性は、垂直偏波水平面において無指向性となる。
上記第2実施形態によれば、第1の放射素子17に整合素子部41を装着することによって周波数特性を更に広帯域化することが可能となる。
FIG. 12 shows the VSWR characteristics of the
According to the second embodiment, it is possible to further broaden the frequency characteristics by attaching the
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
10、10A…アンテナ装置、11…平面導体板、12…穴、13…同軸コネクタ、14…中心導体、15…支持板、16…ネジ、17…第1の放射素子、18…給電点、21a、21b…第2の放射素子、22…第3の放射素子、23a、23b…切欠き、24…開口部、31…ネジ溝、32…アンテナ取り付け用のナット、33…アンテナ取り付け板、35…アンテナカバー、41…整合素子部、42a、42b…整合素子。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005361820A JP2007049668A (en) | 2005-07-15 | 2005-12-15 | Wideband antenna apparatus |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005206881 | 2005-07-15 | ||
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Publications (1)
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ID=37852106
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009253840A (en) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Yagi Antenna Co Ltd | Electronic-device mounting structure |
-
2005
- 2005-12-15 JP JP2005361820A patent/JP2007049668A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009253840A (en) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Yagi Antenna Co Ltd | Electronic-device mounting structure |
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