JP2007097119A - Set substrate mounted with small-sized antenna - Google Patents

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勲 藤巻
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna to be built in a device protected from an electromagnetic influence on near electronic circuits by transmitting inverse-phase signals to each other so as to generate null points, while arranging the antenna of comparable performance, when using it as an antenna for transmission. <P>SOLUTION: In the substrate mounted with a small-sized antenna, the small-sized antenna and electronic circuitry are mounted in proximity to each other. The antenna output terminal of the electronic circuitry is connected to the input terminal of two small-sized antennas, which are disposed so that an inverse-phase side robe of the first antenna may be generated from the second antenna so as to cancel the mutual side robe. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は小型アンテナ搭載の基板に係わり、特には電磁的に減衰領域を発生する技術に関する。   The present invention relates to a substrate mounted with a small antenna, and more particularly to a technique for electromagnetically generating an attenuation region.

近年、無線通信技術を利用する各種の移動体機器に内蔵するアンテナが進歩し、小型アンテナが採用されるようになっている。ところが、アンテナを機器に内蔵する場合、電子回路の近辺にアンテナが設置されると、メインローブとともにサイドローブなどが発生し、電子回路に影響を電磁的な影響を与えてしまう。特に、RF(Radio Frequency)回路や制御回路や電源回路などにもサイドローブの影響により電気的特性が悪くなることがある。   In recent years, antennas built into various mobile devices using wireless communication technology have advanced, and small antennas have been adopted. However, when the antenna is built in the device, if the antenna is installed in the vicinity of the electronic circuit, a side lobe or the like is generated together with the main lobe, and the electronic circuit is affected electromagnetically. In particular, the electrical characteristics of RF (Radio Frequency) circuits, control circuits, power supply circuits, and the like may be deteriorated due to the influence of side lobes.

例えば、RF信号と携帯機器などのセット内部で駆動する周波数は、近いのでアンテナから放射される電磁波信号により基板内部で誤動作が生じたり、基板からのノイズがRF信号に重畳しSN比低下等の不都合が生じる。   For example, since the frequency driven within the set of the RF signal and the portable device is close, malfunction occurs inside the substrate due to the electromagnetic wave signal radiated from the antenna, or noise from the substrate is superimposed on the RF signal and the SN ratio is reduced. Inconvenience arises.

また、アンテナとRF回路距離が短いと、十分なアイソレーションが取れないため正帰還ループが形成され、アンプが発振するなどの不都合が生じる。
特許文献1によれば、互いに補対の関係にある2つの自己補対型のアンテナ素子を、所定の方向を軸として一方のアンテナ素子を90度回転させた状態で組み合わせる。それとともに、重ね合わせた状態のときに重なる位置に各アンテナ素子の給電点を設けることで、アンテナの周りにはほぼ放射に寄与する電界あるいは磁界成分のみが存在するようになる。
If the distance between the antenna and the RF circuit is short, sufficient isolation cannot be obtained, so that a positive feedback loop is formed and the amplifier oscillates.
According to Patent Document 1, two self-complementary antenna elements that are complementary to each other are combined in a state in which one antenna element is rotated 90 degrees around a predetermined direction. At the same time, by providing a feeding point for each antenna element at the overlapping position in the overlapped state, only an electric field or magnetic field component that contributes to radiation almost exists around the antenna.

そのため放射されずにアンテナの周りに蓄えられる電界あるいは磁界エネルギーに寄与する電界あるいは磁界成分が最小となるので、全体としてアンテナの周りの電界あるいは磁界成分の総和が最小となる。   Therefore, the electric field or magnetic field component contributing to the electric field or magnetic field energy that is not radiated and is accumulated around the antenna is minimized, so that the total sum of the electric field or magnetic field component around the antenna is minimized.

また、互いのアンテナ素子による前記所定の方向における電界ベクトルおよび磁界ベクトルが逆相となるように所定の位相差で給電することから、所定の方向を指向特性におけるヌルポイントとすることができる。そのため、その方向におけるアンテナ周りの電界あるいは磁界成分をほとんどゼロとすることができる提案がされている。   In addition, since power is supplied with a predetermined phase difference so that the electric field vector and the magnetic field vector in the predetermined direction by the mutual antenna elements are in opposite phases, the predetermined direction can be a null point in the directivity. Therefore, proposals have been made that the electric field or magnetic field component around the antenna in that direction can be made almost zero.

特許文献2によれば、2つの直行する直線軸に対してそれぞれの直線軸に対し軸対称な同一の導体パターンの2つの自己補対型の平面アンテナ素子を所定の関係で対向させて配置する。アンテナ素子の周りにほぼ放射に寄与する電界および磁界成分のみが存在するように動作させることができ、放射に寄与しない電界および磁界成分を最小化できる提案がされている。   According to Patent Document 2, two self-complementary planar antenna elements having the same conductor pattern that is axially symmetrical with respect to two orthogonal linear axes are arranged to face each other in a predetermined relationship. . It has been proposed that the antenna element can be operated so that only an electric field and a magnetic field component that contribute to radiation exist around the antenna element, and an electric field and a magnetic field component that do not contribute to radiation can be minimized.

また、2つのアンテナ素子への給電点を第1の直線軸上において対称な関係に設定し、所定の給電方法により給電することによって、アンテナからの第1の直線軸の方向に鋭いヌルポイントを設けることができる。そのため、その方向への放射に寄与する電界および磁界成分をゼロとすることができる。また、その放射方向においてさらに電界および磁界成分を減少させることができる。   In addition, by setting a feeding point to the two antenna elements in a symmetrical relationship on the first linear axis and feeding by a predetermined feeding method, a sharp null point in the direction of the first linear axis from the antenna is obtained. Can be provided. Therefore, the electric field and magnetic field components contributing to radiation in that direction can be made zero. In addition, the electric field and magnetic field components can be further reduced in the radiation direction.

さらに、2つの自己補対型のアンテナ素子を位置的に逆向きに配置した給電点に対して、各アンテナ素子の放射電界の位相が互いに電界を打ち消しあうような所定の位相差となるように給電することにより、第1の直線軸の方向にヌルポイントを設けることができる。そのため、アンテナ素子の周りのその特定の方向における電界および磁界成分をほとんどゼロとする提案がされている。   Further, with respect to a feeding point where two self-complementary antenna elements are disposed in opposite positions, the phase of the radiated electric field of each antenna element has a predetermined phase difference that cancels the electric field. By supplying power, a null point can be provided in the direction of the first linear axis. For this reason, proposals have been made for almost zero electric and magnetic field components in that particular direction around the antenna element.

さらに、上記特許文献1、2によれば、実質的な性能劣化を伴うことなく、携帯通信機器の発する電磁波が人体の頭部に与える悪影響を最小限に抑えることができる提案がされている。
特開2000−278038号公報 特開2000−077933号公報
Furthermore, according to Patent Documents 1 and 2 above, there is a proposal that can minimize the adverse effects of electromagnetic waves emitted by portable communication devices on the human head without substantial performance degradation.
JP 2000-278038 A JP 2000-077933 A

しかしながら、チップICのような小型のパッケージに、アンテナ部品を搭載する場合、チップ形状の小型アンテナ等に、アンテナの種類が限定されてくる。また、パッケージを小さくするためアンテナ付近に変複調回路や制御回路などを設けて、ワンチップ化を効率よくしなければならない。   However, when an antenna component is mounted on a small package such as a chip IC, the type of antenna is limited to a chip-shaped small antenna or the like. In addition, in order to reduce the package size, it is necessary to provide a modulation / demodulation circuit, a control circuit, and the like in the vicinity of the antenna, so that one-chip implementation is efficient.

特許文献1、2に示されるようなアンテナの設置によれば、携帯機器などの装置レベルでの外界に対する余計な電磁波を低減できる。しかし、パッケージ内におけるチップ部品などに、近接する回路への影響を考慮した構成ではない。また、パッケージ内に設置したアンテナのサイドローブの影響を、同じチップ内に設けた他のアンテナのサイドローブを利用して、打消してヌルポイントを発生させるような構成ではない。   According to the installation of antennas as shown in Patent Documents 1 and 2, it is possible to reduce unnecessary electromagnetic waves with respect to the outside world at the device level of portable devices and the like. However, it is not a configuration that considers the influence on the circuit adjacent to the chip component in the package. Further, the configuration is not such that null points are generated by canceling the influence of the side lobes of the antennas installed in the package using the side lobes of other antennas provided in the same chip.

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、送信用アンテナとして使用する場合、同程度の性能のアンテナを配置し、お互いに逆位相の信号を送信してヌルポイントを発生させることで近接の電子回路への電磁的影響から保護する機器内蔵用アンテナを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and when used as a transmitting antenna, antennas having similar performance are arranged, and signals with opposite phases are transmitted to each other to generate a null point. Thus, an object of the present invention is to provide a device built-in antenna that protects against electromagnetic influences on nearby electronic circuits.

本発明の態様のひとつである小型アンテナと電子回路が近接して搭載される小型アンテナ搭載の基板において、上記電子回路のアンテナ出力端子を、2つの上記小型アンテナの入力端子に接続し、第2のアンテナからは第1のアンテナのサイドローブと逆位相のサイドローブを発生させ、互いのサイドローブを消すように配置する構成とする。   In a small antenna-mounted substrate on which a small antenna and an electronic circuit are mounted close to each other according to one aspect of the present invention, the antenna output terminal of the electronic circuit is connected to the input terminals of the two small antennas, These antennas are arranged so as to generate side lobes opposite in phase to the side lobes of the first antenna and to eliminate the side lobes.

本発明の態様のひとつである小型アンテナと電子回路が近接して搭載される小型アンテナ搭載の基板において、上記電子回路のアンテナ出力端子を、2つの上記小型アンテナの入力端子に接続し、第2のアンテナからは第1のアンテナのサイドローブと逆位相のメインローブを発生させ、上記メインローブと前記第1のアンテナのサイドローブを消すように配置する構成とする。   In a small antenna-mounted substrate on which a small antenna and an electronic circuit are mounted close to each other according to one aspect of the present invention, the antenna output terminal of the electronic circuit is connected to the input terminals of the two small antennas, The main lobe having the opposite phase to the side lobe of the first antenna is generated from the first antenna, and the main lobe and the side lobe of the first antenna are eliminated.

好適には、上記電子回路のアンテナ出力端子を、分配器により分配し、分配した一方を上記第1の小型アンテナの入力端子に接続し、他方を移相器を介して上記第2のアンテナに接続し、上記第1のアンテナのサイドローブと逆位相のサイドローブを発生させ、互いのサイドローブを消すように配置する構成としてもよい。   Preferably, the antenna output terminal of the electronic circuit is distributed by a distributor, one of the distributed terminals is connected to the input terminal of the first small antenna, and the other is connected to the second antenna via a phase shifter. It is good also as a structure arrange | positioned so that a side lobe of a phase opposite to the side lobe of the said 1st antenna may be generated, and a side lobe may be eliminated.

また、上記電子回路のアンテナ出力端子を差動出力にし、上記差動出力の一方を上記第1の小型アンテナの入力端子に接続し、他方を上記第2のアンテナに接続し、上記第1のアンテナのサイドローブと逆位相のサイドローブを発生させ、互いのサイドローブを消すように配置する構成としてもよい。   The antenna output terminal of the electronic circuit is set to a differential output, one of the differential outputs is connected to the input terminal of the first small antenna, the other is connected to the second antenna, and the first antenna is connected to the first antenna. A configuration may be adopted in which side lobes having opposite phases to the side lobes of the antenna are generated and the side lobes are eliminated.

また好適には、上記電子回路のアンテナ出力端子を、上記第1の小型アンテナの入力端子に接続し、カプラから移相器を経て上記第2のアンテナに接続し、第1のアンテナのサイドローブと逆位相のメインローブを発生させ、上記メインローブとサイドローブを打ち消すように配置する構成としてもよい。   Preferably, the antenna output terminal of the electronic circuit is connected to the input terminal of the first small antenna, connected from the coupler via the phase shifter to the second antenna, and the side lobe of the first antenna. The main lobe having the opposite phase to the above may be generated, and the main lobe and the side lobe may be cancelled.

本発明の態様のひとつである小型無指向性アンテナと電子回路が近接して搭載される小型アンテナ搭載の基板において、上記電子回路のアンテナ出力端子を、2つの上記小型無指向性アンテナの入力端子に接続し、第2の無指向性アンテナからは第1の無指向性アンテナの放射電力と逆位相の放射電力を発生させ、アンテナ間の放射電力を打ち消すように配置する構成とする。   In a small antenna-mounted substrate on which a small omnidirectional antenna and an electronic circuit are mounted in close proximity, which is one aspect of the present invention, the antenna output terminal of the electronic circuit is an input terminal of two small omnidirectional antennas. The second omnidirectional antenna is configured to generate radiated power having a phase opposite to that of the first omnidirectional antenna and to cancel the radiated power between the antennas.

好ましくは、上記電子回路のアンテナ出力端子を、分配器により分配し、分配した一方を上記第1の無指向性アンテナの入力端子に接続し、他方を移相器を介して上記第2の無指向性アンテナに接続し、上記第1の無指向性アンテナの放射電力と逆位相の放射電力を発生させ、互いのサイドローブを消すように配置してもよい。   Preferably, the antenna output terminal of the electronic circuit is distributed by a distributor, one of the distributed terminals is connected to the input terminal of the first omnidirectional antenna, and the other is connected to the second non-magnetic terminal via a phase shifter. A directional antenna may be connected to generate radiated power having a phase opposite to that of the first omnidirectional antenna so that the side lobes disappear.

好ましくは、上記電子回路のアンテナ出力端子を差動出力にし、上記差動出力の一方を上記第1の無指向性アンテナの入力端子に接続し、他方を上記第2の無指向性アンテナに接続し、上記第1の無指向性アンテナの放射電力と逆位相の放射電力を発生させ、アンテナ間の放射電力を消すように配置してもよい。   Preferably, the antenna output terminal of the electronic circuit is a differential output, one of the differential outputs is connected to the input terminal of the first omnidirectional antenna, and the other is connected to the second omnidirectional antenna. However, it may be arranged so as to generate radiated power having a phase opposite to that of the first omnidirectional antenna and to eliminate the radiated power between the antennas.

上記構成により、送信用アンテナとして使用する場合、同じ性能のアンテナを対向配置し、お互いに逆位相のRF信号を送信してヌルポイントを発生させることで各回路を電磁的に保護する。   With the above configuration, when used as a transmitting antenna, antennas having the same performance are arranged opposite to each other, and RF signals having opposite phases are transmitted to generate null points to electromagnetically protect each circuit.

また、逆位相信号生成方法としては送信信号処理を差動回路で行えば逆位相信号を得ることができる。
さらに、シングルエンド出力の回路の場合、位相回路を用いて逆位相信号を作りだすことができる。
As a method for generating an antiphase signal, an antiphase signal can be obtained by performing transmission signal processing using a differential circuit.
Further, in the case of a circuit with a single end output, an antiphase signal can be created using a phase circuit.

本発明によれば、複数設置されたアンテナの不要な放射電力を、打ち消すように各アンテナへ送る信号の位相を制御することにより、機器内部または外部への不要放射の影響を低減させる。   According to the present invention, the influence of unnecessary radiation inside or outside the device is reduced by controlling the phase of a signal sent to each antenna so as to cancel out unnecessary radiation power of a plurality of installed antennas.

以下図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
(実施例1)
図1はRF回路の出力がシングルエンドの場合の構成例を示した図である。基板1(携帯電話などに使用するICパッケージ)には、RF回路2、移相器3、分配器4、アンテナA5(第1のアンテナ)、アンテナB6(第2のアンテナ)などの部品が実装されている。RF回路2の出力はシングルエンド出力であり、その出力は分配器4に接続される。分配器4の出力は、アンテナA5、アンテナB6に接続され、どちらか一方のアンテナと分配器4の間には移相器3が接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Example 1
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example when the output of the RF circuit is single-ended. Components such as an RF circuit 2, a phase shifter 3, a distributor 4, an antenna A5 (first antenna), and an antenna B6 (second antenna) are mounted on the substrate 1 (IC package used for a mobile phone or the like). Has been. The output of the RF circuit 2 is a single-ended output, and the output is connected to the distributor 4. The output of distributor 4 is connected to antenna A5 and antenna B6, and phase shifter 3 is connected between one of the antennas and distributor 4.

移相器3は、位相制御をするために、可変移相器などを用いる。例えば、低周波数では集中定数型(チップ部品等)、高周波数では線路長やランゲカプラを使用することができる。ここで、送信波形が複雑な場合、移相器3を通る経路と、移相器3を通らない経路で、各アンテナ入力までの遅延を調整する必要がある。そのとき遅延を同じにするには、例えば、受動素子(L、C)フィルタ、または遅延線路を用いる。   The phase shifter 3 uses a variable phase shifter or the like for phase control. For example, a lumped constant type (chip component or the like) can be used at a low frequency, and a line length or a Lange coupler can be used at a high frequency. Here, when the transmission waveform is complicated, it is necessary to adjust the delay to each antenna input through a path passing through the phase shifter 3 and a path not passing through the phase shifter 3. In order to make the delays the same at that time, for example, a passive element (L, C) filter or a delay line is used.

次に、各アンテナは動作時に、メインローブ7、8とメインローブ7、8の各サイドローブ9(同図では略同じサイドローブの場合である)を発生する。送信用アンテナとして使用する場合、同じ性能のアンテナを対向配置し、お互いに逆位相のRF信号を送信し、互いのサイドローブにより減衰領域(ヌルポイントなど)を発生させることで、各回路を電磁的に保護する。   Next, in operation, each antenna generates main lobes 7 and 8 and side lobes 9 of the main lobes 7 and 8 (in the figure, substantially the same side lobes). When used as a transmitting antenna, antennas with the same performance are placed facing each other, RF signals with opposite phases are transmitted to each other, and attenuation regions (such as null points) are generated by the side lobes of each circuit. Protect.

図2はそのときの波形を示した図である。図2の縦軸に振幅、横軸に位相角を示している。アンテナA5のサイドローブ(バックローブを含む)とアンテナB6のサイドローブ(バックローブを含む)が移相器によって180度反転している。そのため、サイドローブは互いに打ち消しあい、合成波(グラフ上の△)は約0振幅になる。
(実施例2)
図3は、RF回路2出力が差動出力の場合の構成例を示した図である。基板1には、RF回路2、アンテナA5(第1のアンテナ)、アンテナB6(第2のアンテナ)などの部品が実装されている。RF回路2の出力は差動出力10、11であり、その出力の一方(差動出力10)をアンテナA5、その他(差動出力11)をアンテナB6に接続する(差動出力はFET(トランジスタなど)の出力)。
FIG. 2 shows the waveform at that time. The vertical axis of FIG. 2 shows the amplitude, and the horizontal axis shows the phase angle. The side lobe (including the back lobe) of the antenna A5 and the side lobe (including the back lobe) of the antenna B6 are inverted 180 degrees by the phase shifter. Therefore, the side lobes cancel each other, and the synthesized wave (Δ on the graph) has an amplitude of about 0.
(Example 2)
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example when the output of the RF circuit 2 is a differential output. Components such as an RF circuit 2, an antenna A5 (first antenna), and an antenna B6 (second antenna) are mounted on the substrate 1. The outputs of the RF circuit 2 are differential outputs 10 and 11. One of the outputs (differential output 10) is connected to the antenna A5 and the other (differential output 11) is connected to the antenna B6 (the differential output is FET (transistor). Etc.) output).

このように接続することで逆位相の信号を移相器3なしで供給することができる。つまり、自動的に180度位相シフトした信号が取り出せる。また、完璧に位相差を補償できなくてもアンテナからアンプへのフィードバックが利得0dB以下になれば異常発振させないという目的は達せられる。   By connecting in this way, an antiphase signal can be supplied without the phase shifter 3. That is, a signal whose phase is shifted by 180 degrees can be automatically extracted. Even if the phase difference cannot be completely compensated, if the feedback from the antenna to the amplifier becomes a gain of 0 dB or less, the object of preventing abnormal oscillation can be achieved.

次に、各アンテナは動作時に、メインローブ7、8とメインローブ7、8の各サイドローブ9(同図では略同じサイドローブの場合である)を発生する。送信用アンテナとして使用する場合、同じ性能のアンテナを対向配置し、お互いに逆位相のRF信号を送信し、互いのサイドローブにより減衰領域(ヌルポイントなど)を発生させることで、各回路を電磁的に保護する。
(実施例3)
図4はアンテナの指向性を片側からのみとする場合の構成例を示した図である。基板1には、RF回路2、移相器3、アンテナA5(第1のアンテナ)、アンテナB6(第2のアンテナ)、カプラ12などの部品が実装されている。
Next, in operation, each antenna generates main lobes 7 and 8 and side lobes 9 of the main lobes 7 and 8 (in the figure, substantially the same side lobes). When used as a transmitting antenna, antennas with the same performance are placed facing each other, RF signals with opposite phases are transmitted to each other, and attenuation regions (such as null points) are generated by the side lobes of each circuit. Protect.
(Example 3)
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example when the directivity of the antenna is only from one side. On the substrate 1, components such as an RF circuit 2, a phase shifter 3, an antenna A5 (first antenna), an antenna B6 (second antenna), and a coupler 12 are mounted.

カプラ12は、主線路の一部から信号を拾い出し、指向性のある主アンテナ5に対してサイドローブ9は信号レベルが小さいため、このサイドローブ9を打ち消すためには主アンテナ5への給電電力のごく一部が得られれば十分である。また、この方式を採用することで主アンテナA5へ送信電力の大部分を割り当てることができる。   The coupler 12 picks up a signal from a part of the main line, and the side lobe 9 has a small signal level with respect to the main antenna 5 having directivity. Therefore, in order to cancel the side lobe 9, the power supply to the main antenna 5 is performed. It is enough to obtain a small part of the power. Moreover, most of the transmission power can be allocated to the main antenna A5 by adopting this method.

また、高周波回路であれば、方向性結合器やハイブリッドなどを使用する。低周波数の場合は抵抗分圧で入力部を構成する。
RF回路2の出力はシングルエンド出力で、アンテナA5に接続される。アンテナB6にはカプラ12から信号を受信し、移相器3で位相反転をした信号が供給される。
In the case of a high-frequency circuit, a directional coupler or a hybrid is used. In the case of a low frequency, the input unit is configured by resistance voltage division.
The output of the RF circuit 2 is a single-ended output and is connected to the antenna A5. The antenna B 6 receives a signal from the coupler 12 and is supplied with a signal whose phase is inverted by the phase shifter 3.

次に、各アンテナは動作時に、メインローブ7、サイドローブ9を発生する。本例の場合は、アンテナA5のサイドローブを、アンテナB6のメインローブで、打消し合うように、減衰領域(ヌルポイントなど)を発生させることで、各回路を電磁的に保護する。
(実施例4)
図5(a)はセット内部のアンテナによるサイドローブキャンセルを示した図である。基板1には、RF回路2、移相器3、主アンテナA5(第1のアンテナ)、妨害アンテナB6(第2のアンテナ)、カプラ12などが実装されている。
Next, each antenna generates a main lobe 7 and a side lobe 9 during operation. In the case of this example, each circuit is electromagnetically protected by generating an attenuation region (such as a null point) so that the side lobe of the antenna A5 cancels with the main lobe of the antenna B6.
Example 4
FIG. 5A is a diagram showing sidelobe cancellation by the antenna inside the set. On the substrate 1, an RF circuit 2, a phase shifter 3, a main antenna A5 (first antenna), a disturbing antenna B6 (second antenna), a coupler 12, and the like are mounted.

実施例3と同様に主アンテナA5のサイドローブ13を妨害アンテナBのメインローブ14(キャンセル波)でキャンセルする。
上記実施例3を利用して、図5(b)に示すように、人体へ影響する電磁波をキャンセルする。
Similar to the third embodiment, the side lobe 13 of the main antenna A5 is canceled by the main lobe 14 (cancellation wave) of the disturbing antenna B.
Using Example 3 described above, as shown in FIG. 5B, electromagnetic waves that affect the human body are canceled.

また、受信用アンテナとして使用する場合は、相互に切替を行いダイバーシチアンテナとして機能させることで信号品質の良い条件で受信を行う。
また、小型アンテナ以外ではパターンアンテナ(基板上にレイアウトするアンテナ)が適用できる。あるいは、位相合成により、セット内部で発生するノイズ源にヌルポイントを向くようにアンテナ指向性を調整する。
(実施例5)
上記実施例の効果確認を行うためのシミュレーションモデルについて説明する。図6にシミュレーションモデルの寸法を示す。パターンはCu相当の導電体(σ=58MS/m)を設定した。基板71はアルミナ相当の比誘電率(εr=10)を設定している。
Also, when used as a receiving antenna, the signals are received under conditions of good signal quality by switching between them and functioning as a diversity antenna.
In addition to a small antenna, a pattern antenna (an antenna laid out on a substrate) can be applied. Alternatively, the antenna directivity is adjusted by phase synthesis so that the null point faces the noise source generated inside the set.
(Example 5)
A simulation model for confirming the effect of the above embodiment will be described. FIG. 6 shows the dimensions of the simulation model. As the pattern, a conductor corresponding to Cu (σ = 58 MS / m) was set. The substrate 71 has a relative dielectric constant (εr = 10) equivalent to alumina.

本例ではメインローブとサイドローブの相互の影響について考慮していないようであるが、出力される電波の方向と電力を決めることで上記実施例の効果を確認している。
図7にシミュレーションモデルとして基板上に搭載した2個のアンテナ72、73に同相給電を実施した場合を図7(a)に示す。図7(b)にはインプットポート74(Input Port)からアンテナ73までのパターンをアンテナ72までのパターンより長くし、アンテナ72と73の出力位相差が180°になるようにした場合(逆相給電モデル)の例である。同図の点線範囲75のパターンにより位相が180°ずれる。
In this example, the influence of the main lobe and the side lobe does not seem to be considered, but the effect of the above embodiment is confirmed by determining the direction and power of the output radio wave.
FIG. 7A shows a case where in-phase power feeding is performed on the two antennas 72 and 73 mounted on the substrate as a simulation model. In FIG. 7B, the pattern from the input port 74 to the antenna 73 is made longer than the pattern from the antenna 72 so that the output phase difference between the antennas 72 and 73 is 180 ° (reverse phase). This is an example of a power supply model. The phase is shifted by 180 ° due to the pattern of the dotted line range 75 in FIG.

なお、今回のシミュレーションでは解析リソース節約のため、パッチアンテナを用いて解析を行った。
給電方法の違いによるアンテナ間リーク電力の変化の効果を図8に示す。図7(a)、(b)のインプットポート(Input Port)からアンテナ(ANT)へ給電を行い、プローブ(Probe)にてアンテナ間への信号リーク量を計算した結果である。実際にはプローブを中心として回路(RF回路など)が設置されている。
In this simulation, analysis was performed using a patch antenna to save analysis resources.
FIG. 8 shows the effect of the change in the leakage power between the antennas due to the difference in the feeding method. It is the result of having supplied electric power from the input port (Input Port) of Drawing 7 (a) and (b) to an antenna (ANT), and calculating the amount of signal leak between antennas with a probe (Probe). Actually, a circuit (RF circuit or the like) is installed around the probe.

図8より、同じ信号レベルでも給電電力に位相差を持たせることでアンテナ間の信号リーク量を低減することができる。シミュレーション結果では、逆相給電を行うことで4.65〜4.85GHzにおいて約10(dB)のリーク量低減が確認された。なお、同図のグラフには縦軸にリーク量(dB)を、横軸に周波数(GHz)を示している。   From FIG. 8, it is possible to reduce the amount of signal leakage between antennas by giving a phase difference to the feed power even at the same signal level. In the simulation results, it was confirmed that the leakage amount was reduced by about 10 (dB) at 4.65 to 4.85 GHz by performing the reverse phase power feeding. In the graph of the figure, the vertical axis represents the leak amount (dB) and the horizontal axis represents the frequency (GHz).

本発明により小型パッケージに納められた送信モジュール(送受信モジュール)へのアンテナ搭載が可能となる。設計上の利点としては下記が挙げられる。小型送信機器内部へのアンテナ搭載自由度向上送信出力向上する。   According to the present invention, an antenna can be mounted on a transmission module (transmission / reception module) housed in a small package. Design advantages include the following. Increases the degree of freedom for mounting antennas inside small transmitters and improves transmission output.

また、1チップ送信ICやSIPなどの小型モジュールに対し本発明で提案する逆相給電アンテナ構造を適用することで、アンテナ間のリーク電力を低減させることが可能となり従来より送信出力を向上させることが可能となる。   In addition, by applying the antiphase feed antenna structure proposed in the present invention to a small module such as a one-chip transmission IC or SIP, it is possible to reduce the leakage power between the antennas and improve the transmission output compared to the conventional one. Is possible.

またアイソレーション向上にともない電磁シールドの簡略化、削除により高密度配置が可能となるため伝送線路短縮による損失の低減、外部とのカップリング低減、RFブロックの切り分け、高密度実装等の利点が生じることで設計自由度が向上する。   In addition, simplification and deletion of electromagnetic shields along with improved isolation enables high-density placement, resulting in advantages such as reduced loss due to shortened transmission lines, reduced external coupling, RF block separation, and high-density mounting. This improves design freedom.

以下実施例では平面アンテナを利用しているが、高誘電率、透磁率材料を利用したチップタイプアンテナを用いることでさらに周波数の低いアプリケーションへの適用も可能である。
(実施例6)
図9はRF回路92の出力がシングルエンドで無指向性アンテナを2個用いたの場合の構成例を示した図である。基板91(携帯電話などに使用するICパッケージ)には、RF回路92、移相器93、分配器94、第1の無指向性アンテナ95、第2の無指向性アンテナ96などの部品が実装されている。RF回路92の出力はシングルエンド出力であり、その出力は分配器94に接続される。分配器94の出力は、第1の無指向性アンテナ95、第2の無指向性アンテナ96に接続され、どちらか一方のアンテナと分配器94の間には移相器93が接続されている。
In the following examples, planar antennas are used, but application to lower frequency applications is also possible by using chip type antennas using high dielectric constant and magnetic permeability materials.
(Example 6)
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example when the output of the RF circuit 92 is single-ended and two omnidirectional antennas are used. Components such as an RF circuit 92, a phase shifter 93, a distributor 94, a first omnidirectional antenna 95, and a second omnidirectional antenna 96 are mounted on a substrate 91 (IC package used for a mobile phone or the like). Has been. The output of the RF circuit 92 is a single-ended output, and the output is connected to the distributor 94. The output of distributor 94 is connected to first omnidirectional antenna 95 and second omnidirectional antenna 96, and phase shifter 93 is connected between one of the antennas and distributor 94. .

移相器93は、位相制御をするために可変移相器などを用いる。例えば、低周波数では集中定数型(チップ部品等)、高周波数では線路長やランゲカプラを使用することができる。ここで、送信波形が複雑な場合、移相器93を通る経路と、移相器93を通らない経路で、各無指向性アンテナ入力までの遅延を調整する必要がある。そのとき遅延を同じにするには、例えば、受動素子(L、C)フィルタ、または遅延線路を用いる。   The phase shifter 93 uses a variable phase shifter or the like for phase control. For example, a lumped constant type (chip component or the like) can be used at a low frequency, and a line length or a Lange coupler can be used at a high frequency. Here, when the transmission waveform is complicated, it is necessary to adjust the delay to each omnidirectional antenna input by a path passing through the phase shifter 93 and a path not passing through the phase shifter 93. In order to make the delays the same at that time, for example, a passive element (L, C) filter or a delay line is used.

次に、各無指向性アンテナは動作時に、放射電力97、98(逆位相の放射電力)を発生する。送信用アンテナとして使用する場合、同じ性能のアンテナを配置し、お互いに逆位相のRF信号を送信し、互いのサイドローブにより減衰領域(ヌルポイントなど)を発生させることで、各回路を電磁的に保護する。   Next, each omnidirectional antenna generates radiated power 97 and 98 (antiphase radiated power) in operation. When used as a transmission antenna, antennas with the same performance are placed, RF signals with opposite phases are transmitted to each other, and attenuation regions (null points, etc.) are generated by the side lobes of each circuit. To protect.

このように、同一特性の無指向性アンテナに逆相給電を行うことでアンテナ間に分布する電力を減衰させる。その結果RF回路92への漏れ成分を抑えることができる。なお、RF回路2の出力は差動出力としてもよい。   In this way, the power distributed between the antennas is attenuated by performing the reverse phase power supply to the omnidirectional antenna having the same characteristics. As a result, leakage components to the RF circuit 92 can be suppressed. Note that the output of the RF circuit 2 may be a differential output.

また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

RF回路の出力がシングルエンド出力の場合の構成例を示した図である。It is the figure which showed the structural example in case the output of RF circuit is a single end output. 振幅と位相角を示した図である。It is the figure which showed the amplitude and the phase angle. RF回路出力が差動出力の場合の構成例を示した図である。It is the figure which showed the structural example in case RF circuit output is a differential output. アンテナの指向性を片側からのみとする場合の構成例を示した図である。It is the figure which showed the example of a structure in case the directivity of an antenna is made only from one side. (a)セット内部のアンテナによるサイドローブキャンセルを示した図である。(b)人体への影響を示した図である。(A) It is the figure which showed the side lobe cancellation by the antenna inside a set. (B) It is the figure which showed the influence on a human body. シミュレーションモデルの寸法を示す図である。It is a figure which shows the dimension of a simulation model. (a)同相給電モデルを示す図である。(b)逆相給電モデルを示す図である。(A) It is a figure which shows an in-phase electric power feeding model. (B) It is a figure which shows a reverse phase electric power feeding model. 給電方法の違いによるリーク量の差異を示す図である。It is a figure which shows the difference in the amount of leaks by the difference in the electric power feeding method. RF回路の出力がシングルエンド出力で無指向性アンテナを使用した場合の構成例を示した図である。It is the figure which showed the example of a structure when the output of RF circuit is a single end output and an omnidirectional antenna is used.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板(携帯電話などセット基板)、2…RF回路、3…移相器、4…分配器
5…アンテナA(第1のアンテナ)、6…アンテナB(第2のアンテナ)
7…メインローブ、8…メインローブ、9…サイドローブ
10…差動出力、11…差動出力、12…カプラ
13…サイドローブ、14…メインローブ(キャンセル波)
15…通信機器、16…ヌルポイント
71…基板、72…アンテナ、73…アンテナ、74…インプットポート
91…基板(携帯電話などセット基板)、92…RF回路、93…移相器
94…分配器、95…第1の無指向性アンテナ、96…第2の無指向性アンテナ
97…放射電力、98…放射電力、99…減衰領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate (set board | substrates, such as a mobile phone), 2 ... RF circuit, 3 ... Phase shifter, 4 ... Distributor 5 ... Antenna A (1st antenna), 6 ... Antenna B (2nd antenna)
7 ... main lobe, 8 ... main lobe, 9 ... side lobe 10 ... differential output, 11 ... differential output, 12 ... coupler 13 ... side lobe, 14 ... main lobe (cancellation wave)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Communication apparatus, 16 ... Null point 71 ... Board | substrate, 72 ... Antenna, 73 ... Antenna, 74 ... Input port 91 ... Board | substrate (set board | substrates, such as a mobile phone), 92 ... RF circuit, 93 ... Phase shifter 94 ... Divider 95 ... first omnidirectional antenna 96 ... second omnidirectional antenna 97 ... radiated power 98 ... radiated power 99 ... attenuation region

Claims (8)

小型アンテナと電子回路が近接して搭載される小型アンテナ搭載の基板において、
前記電子回路のアンテナ出力端子を、2つの前記小型アンテナの入力端子に接続し、第2のアンテナからは第1のアンテナのサイドローブと逆位相のサイドローブを発生させ、互いのサイドローブを消すように配置することを特徴とする小型アンテナ搭載の基板。
In a small antenna mounted board where a small antenna and an electronic circuit are mounted in close proximity,
The antenna output terminal of the electronic circuit is connected to the input terminals of the two small antennas, a side lobe having a phase opposite to that of the first antenna is generated from the second antenna, and the side lobes of each other are eliminated. A small antenna-mounted substrate characterized by being arranged as described above.
小型アンテナと電子回路が近接して搭載される小型アンテナ搭載の基板において、
前記電子回路のアンテナ出力端子を、2つの前記小型アンテナの入力端子に接続し、第2のアンテナからは第1のアンテナのサイドローブと逆位相のメインローブを発生させ、前記メインローブと前記第1のアンテナのサイドローブを消すように配置することを特徴とする小型アンテナ搭載の基板。
In a small antenna mounted board where a small antenna and an electronic circuit are mounted in close proximity,
The antenna output terminal of the electronic circuit is connected to the input terminals of the two small antennas, a main lobe having a phase opposite to the side lobe of the first antenna is generated from the second antenna, and the main lobe and the first lobe are generated. 1. A substrate mounted with a small antenna, wherein the substrate is arranged so as to eliminate the side lobe of one antenna.
前記電子回路のアンテナ出力端子を、分配器により分配し、分配した一方を前記第1のアンテナの入力端子に接続し、他方を移相器を介して前記第2のアンテナに接続し、前記第1のアンテナのサイドローブと逆位相のサイドローブを発生させ、互いのサイドローブを消すように配置することを特徴とする請求項1に記載の小型アンテナ搭載の基板。   The antenna output terminal of the electronic circuit is distributed by a distributor, one of the distributed terminals is connected to the input terminal of the first antenna, the other is connected to the second antenna via a phase shifter, and the first 2. The substrate mounted with a small antenna according to claim 1, wherein the side lobes having opposite phases to the side lobes of one antenna are generated and the side lobes are eliminated. 前記電子回路のアンテナ出力端子を差動出力にし、前記差動出力の一方を前記第1の小型アンテナの入力端子に接続し、他方を前記第2のアンテナに接続し、前記第1のアンテナのサイドローブと逆位相のサイドローブを発生させ、互いのサイドローブを消すように配置することを特徴とする請求項1に記載の小型アンテナ搭載の基板。   The antenna output terminal of the electronic circuit is set to differential output, one of the differential outputs is connected to the input terminal of the first small antenna, the other is connected to the second antenna, 2. The substrate mounted with a small antenna according to claim 1, wherein the side lobes are arranged so as to generate side lobes having opposite phases to the side lobes and to eliminate the side lobes. 前記電子回路のアンテナ出力端子を、前記第1の小型アンテナの入力端子に接続し、カプラから移相器を経て前記第2のアンテナに接続し、第1のアンテナのサイドローブと逆位相のメインローブを発生させ、前記メインローブとサイドローブを打ち消すように配置することを特徴とする請求項2に記載の小型アンテナ搭載の基板。   The antenna output terminal of the electronic circuit is connected to the input terminal of the first small antenna, is connected from the coupler to the second antenna via the phase shifter, and has a phase opposite to that of the side lobe of the first antenna. 3. The substrate mounted with a small antenna according to claim 2, wherein a lobe is generated and arranged so as to cancel out the main lobe and the side lobe. 小型無指向性アンテナと電子回路が近接して搭載される小型アンテナ搭載の基板において、
前記電子回路のアンテナ出力端子を、2つの前記小型無指向性アンテナの入力端子に接続し、第2の無指向性アンテナからは第1の無指向性アンテナの放射電力と逆位相の放射電力を発生させ、アンテナ間の放射電力を打ち消すように配置することを特徴とする小型アンテナ搭載の基板。
In a small antenna-mounted substrate where a small omnidirectional antenna and an electronic circuit are mounted in close proximity,
The antenna output terminal of the electronic circuit is connected to the input terminals of the two small omnidirectional antennas, and the radiated power having a phase opposite to that of the first omnidirectional antenna is obtained from the second omnidirectional antenna. A substrate mounted with a small antenna, characterized in that the substrate is arranged so as to cancel out the radiated power between the antennas.
前記電子回路のアンテナ出力端子を、分配器により分配し、分配した一方を前記第1の無指向性アンテナの入力端子に接続し、他方を移相器を介して前記第2の無指向性アンテナに接続し、前記第1の無指向性アンテナの放射電力と逆位相の放射電力を発生させ、アンテナ間の放射電力を打ち消すように配置することを特徴とする請求項6に記載の小型アンテナ搭載の基板。   The antenna output terminal of the electronic circuit is distributed by a distributor, one of the distributed terminals is connected to the input terminal of the first omnidirectional antenna, and the other is connected to the second omnidirectional antenna via a phase shifter. 7. The small antenna mounting according to claim 6, wherein the antenna is disposed so as to generate radiation power having a phase opposite to that of the first omnidirectional antenna and cancel radiation power between the antennas. Board. 前記電子回路のアンテナ出力端子を差動出力にし、前記差動出力の一方を前記第1の無指向性アンテナの入力端子に接続し、他方を前記第2の無指向性アンテナに接続し、前記第1の無指向性アンテナの放射電力と逆位相の放射電力を発生させ、アンテナ間の放射電力を打ち消すように配置することを特徴とする請求項6に記載の小型アンテナ搭載の基板。   The antenna output terminal of the electronic circuit is a differential output, one of the differential outputs is connected to the input terminal of the first omnidirectional antenna, the other is connected to the second omnidirectional antenna, The board mounted with a small antenna according to claim 6, wherein the board is arranged so as to generate radiation power having a phase opposite to that of the first omnidirectional antenna and cancel radiation power between the antennas.
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