JP2007110723A - 広帯域アンテナおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 スロットアンテナ(磁気放射体)210を導電性の第1の平面(接地平面220)、モノポールアンテナ(電気放射体)250を接地平面220に垂直な垂直面にそれぞれ配置する。モノポールアンテナ250を給電体240の一端に結合すると共に、スロットアンテナ210およびモノポールアンテナ250を、動作周波数範囲においてPxM放射パターンを発生するように結合し、かつ給電体240と接地平面220との間に従来の損失性素子(抵抗負荷)が結合されないようにし、代わりにリアクタンス性負荷260を設ける。
【選択図】 図1
Description
Q=(1/ka)+(1/k3 a3 )・・・(1)
Q=1/2[(2/ka)+(1/k3 a3 )]・・・(2)
配置する工程と、第1の平面に垂直な平面内にモノポールアンテナを形成し、前記モノポールアンテナの一端を給電体に取り付ける工程と、給電体を通じて給電されたときにモノポールアンテナおよびスロットアンテナによって発生した電気および磁気双極子モーメントが相互に作用してPxM放射バターンが発生するように、モノポールアンテナを少なくとも1つの開口に間接的に結合させる工程とを含み、モノポールアンテナおよびスロットアンテナを形成する工程では、給電体と第1の平面との間に損失性素子を結合することなく、広帯域周波数範囲でPxM放射バターンを維持できるようにするものである。
ρ=r* (1+cosθ)・・・(3)
ZslotZmonopole=η2 /4・・・(7)
図1(A),(B)は本発明の第1の実施の形態に係る広帯域アンテナ(PxMアンテナ200)の構成を表すものである。
図2(A),(B)は本発明の第2の実施の形態に係るPxMアンテナ300の構成を表したものである。このような構成のPxMアンテナ300においても、第1の実施の形態と同様に、広い周波数範囲にわたって所望のPxMパターン100を維持することができる。本実施の形態では、モノポールアンテナおよびスロットアンテナの入力インピーダンス整合を改善し、リアクタンス整合網を簡素化するために、モノポールアンテナおよびスロットアンテナがそれぞれ屈曲部(または折曲部)を有する構成としたものである。
図3(A),(B)は第3の実施の形態に係るPxMアンテナ300Aを表すものである。このPxMアンテナ300では、第2の実施の形態の屈曲部を有する構成に加えて、より入力インピーダンス整合を改善し、PxMパターン100を維持できる周波数範囲をより広くするために、端部負荷(end-loaded) を有する構成としたものである。なお、第2の実施の形態と同一構成要素については同一符号を付して、その説明は省略する。
図4はそのような第4の実施の形態に係る構成を表したものである。すなわち、本実施の形態では、第2の実施の形態の接地平面(第1の平面)320に平行に同じく導電性の接地平面(第2の平面)320を備えており、この第2の平面に、第1の平面側と同様のT字状開口を有するスロットアンテナ310、第2の平面に垂直な垂直面にモノポールアンテナ350を配置すると共に、第2の平面の裏面にキャビティ(第2のキャビィティ)330を設け、これら2組のモノポール・スロットアンテナのキャビィティ330の裏面同士を張り合わせるものである。
Claims (39)
- 導電性の第1の平面と、
前記第1の平面に形成された少なくとも1つの開口を含む磁気放射体と、
前記第1の平面に平行な水平面に配置された導電性の給電体と、
前記第1の平面に垂直な垂直面に配置され、かつ前記給電体の一端に結合された電気放射体とを備え、
前記電気放射体および磁気放射体は、動作周波数範囲においてPxM放射パターンを発生するように結合されると共に前記給電体と前記第1の平面との間に損失性素子が結合されていない
ことを特徴とする広帯域アンテナ。 - 前記電気放射体および磁気放射体は、前記給電体を通じて給電されたときそれぞれ電気および磁気双極子モーメントを発生すると共に、前記電気および磁気双極子モーメントが空間方位的に実質的に直交し、かつ動作周波数範囲において大きさおよび位相が等しくなるよう構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の広帯域アンテナ。 - 前記動作周波数範囲は、帯域幅比が1:n(nは2〜5)である
ことを特徴とする請求項2記載の広帯域アンテナ。 - 前記動作周波数範囲は、3GHz〜11GHzである
ことを特徴とする請求項2記載の広帯域アンテナ。 - 前記電気放射体はモノポールアンテナ、前記磁気放射体はスロットアンテナをそれぞれ含む
ことを特徴とする請求項2記載の広帯域アンテナ。 - 前記給電体は、1または2以上のリアクタンス性素子の一端に結合されている
ことを特徴とする請求項5記載の広帯域アンテナ。 - 前記リアクタンス性素子は、伝送線によって相互に連結された開・短絡回路構成の複数のスタブである
ことを特徴とする請求項6記載の広帯域アンテナ。 - 前記リアクタンス性素子は、伝送線によって相互に連結された、1または2以上のキャパシタおよびインダクタである
ことを特徴とする請求項6記載の広帯域アンテナ。 - 前記給電体は前記第1の平面上に配置された伝送線を含み、前記伝送線の一端に前記第1の平面に結合された拡幅部を含む
ことを特徴とする請求項5記載の広帯域アンテナ。 - 前記スロットアンテナの開口形状は、矩形状または蝶ネクタイ状である
ことを特徴とする請求項9記載の広帯域アンテナ。 - 前記モノポールアンテナの形状は、円筒状,円錐状または三角形状である
ことを特徴とする請求項9記載の広帯域アンテナ。 - 前記電気放射体および磁気放射体のうちの少なくとも一方は傾斜部を有する
ことを特徴とする請求項9記載の広帯域アンテナ。 - 前記給電体は前記開口内またはその上に配置された伝送線を含み、前記伝送線は前記第1の平面にそって配置されて前記スロットアンテナを形成している
ことを特徴とする請求項5記載の広帯域アンテナ。 - 前記スロットアンテナの開口形状はT字状である
ことを特徴とする請求項13記載の広帯域アンテナ。 - 前記モノポールアンテナは、前記第1の平面に平行に配置された頂部と、互いに長さが等しく形成されると共に平行に配置され、かつ前記第1の平面に垂直に配置されて前記頂部を支持する一対の脚部とを含む
ことを特徴とする請求項13記載の広帯域アンテナ。 - 前記一対の脚部のうちの一方の脚部は前記伝送線の一端に電気的に結合され、他方の脚部は前記第1の平面に電気的に結合されている
ことを特徴とする請求項15記載の広帯域アンテナ。 - 前記電気放射体および磁気放射体はそれぞれ屈曲部を含む
ことを特徴とする請求項16記載の広帯域アンテナ。 - 前記電気放射体および磁気放射体の少なくとも一方は端部負荷を含む
ことを特徴とする請求項17記載の広帯域アンテナ。 - 広帯域周波数範囲においてPxM放射パターンを発生する広帯域アンテナであって、
導電性の第1の平面と、
前記第1の平面に形成されたT字状開口を有するスロットアンテナと、
前記第1の平面に平行に配置されると共に、前記第1の平面に垂直で実質的に互いに平行な一対の脚部により支持された頂部を含むモノポールアンテナとを備え、
前記スロットアンテナと前記モノポールアンテナとは間接的に結合されている
ことを特徴とする広帯域アンテナ。 - 更に、前記T字状開口内またはその上に給電体を有し、前記給電体は前記第1の平面に電気的に接触していない
ことを特徴とする請求項19記載の広帯域アンテナ。 - 前記モノポールアンテナの一方の脚部は前記給電体の一端部に電気的に結合され、他方の脚部は前記第1の平面に電気的に結合されている
ことを特徴とする請求項20記載の広帯域アンテナ。 - 前記モノポールアンテナの入力インピーダンスは、前記スロットアンテナの入力インピーダンスに近い値を有する
ことを特徴とする請求項21記載の広帯域アンテナ。 - 更に、前記給電体と前記第1の平面との間に、リアクタンス整合網を形成するように結合された、1または2以上のリアクタンス性素子を有する
ことを特徴とする請求項22記載の広帯域アンテナ。 - 前記モノポールアンテナの頂部は互いに対向する一対の端部を有し、前記端部はそれぞれ前記2つの脚部の外側側面を超えて拡がっている
ことを特徴とする請求項22記載の広帯域アンテナ。 - 前記スロットアンテナは、前記第1の平面内の前記T字状開口の頂部の対向する端部に一対の端部開口を含み、前記一対の端部開口は互いに実質的に平行であり、かつ前記T字状開口の頂部に実質的に垂直である
ことを特徴とする請求項24記載の広帯域アンテナ。 - 前記第1の平面は、誘電体層と前記誘電体層上に形成された金属層とを含み、前記T字 状開口および前記端部開口は前記金属層および誘電体層の厚み方向全体にわたって形成されている
ことを特徴とする請求項25記載の広帯域アンテナ。 - 前記第1の平面は、電子デバイスに付設された印刷回路基板、または前記電子デバイス内に挿入可能に構成されたモバイルカードを構成している
ことを特徴とする請求項26記載の広帯域アンテナ。 - 前記第1の平面は有限の大きさの境界を有し、その縁に前記境界に沿っての電流の流れおよび放射回折を抑制するための磁気材料層が形成されている
ことを特徴とする請求項27記載の広帯域アンテナ。 - 前記第1の平面は有限の大きさの境界を有し、その縁に前記境界に沿っての電流の流れおよび放射回折を抑制するための傾斜性の固有抵抗が設けられている
ことを特徴とする請求項27記載の広帯域アンテナ。 - 更に、前記第1の平面の底面に第1のキャビィティを有し、前記第1のキャビィティは前記第1の平面の裏面側において前記T字状開口を囲んでいる
ことを特徴とする請求項26記載の広帯域アンテナ。 - 前記第1のキャビィティの内面の少なくとも一部は、前記第1の平面の裏面側からの放射放出を抑制するための損失性の磁気材料層で覆われている
ことを特徴とする請求項26記載の広帯域アンテナ。 - 更に、前記第1の平面に平行な第2の平面と、
前記第2の平面に形成されたT字状開口を有するスロットアンテナと、
前記第2の平面に平行に配置されると共に、前記第2の平面に垂直で実質的に互いに平行な一対の脚部により支持された頂部を含むモノポールアンテナと、
前記第2の平面の底面に結合された第2のキャビィティとを備えると共に、
前記第2のキャビィティの裏面側表面が前記第1のキャビィティの裏面側表面に結合されている
ことを特徴とする請求項30記載の広帯域アンテナ。 - 導電性の第1の平面に少なくとも1つの開口を含むスロットアンテナを形成する工程と、
前記開口内または前記開口の上に導電性の給電体を配置する工程と、
前記第1の平面に垂直な平面内にモノポールアンテナを形成し、前記モノポールアンテナの一端を前記給電体に取り付ける工程と、
前記給電体を通じて給電されたときに前記モノポールアンテナおよびスロットアンテナからそれぞれ発生した双極子モーメントが相互に作用してPxM放射バターンが発生するように、前記モノポールアンテナを前記開口に間接的に結合させる工程とを含み、
前記モノポールアンテナおよび前記スロットアンテナを形成する工程では、前記給電体と第1の平面との間に損失性素子を結合することなく、広帯域周波数範囲でPxM放射バターンを維持できるようにする
ことを特徴とする広帯域アンテナの製造方法。 - 前記モノポールアンテナおよび前記スロットアンテナを形成する工程では、前記モノポールアンテナおよび前記スロットアンテナそれぞれに実質的に90度の屈曲部を含める
ことを特徴とする請求項33記載の広帯域アンテナの製造方法。 - 前記スロットアンテナを形成する工程では、前記第1の平面内にT字状開口をそのT字の脚部がT字の頂部に略90度の角度で交わるように形成する
ことを特徴とする請求項33記載の広帯域アンテナの製造方法。 - 前記スロットアンテナを形成する工程では、更に、前記第1の平面内で、前記T字状開口の頂部の対向する端部にそれぞれ一対の端部開口を、これら端部開口が互いに実質的に平行であり、かつ前記T字の頂部に実質的に垂直になるように形成する
ことを特徴とする請求項35記載の広帯域アンテナの製造方法。 - 前記モノポールアンテナを形成する工程では、導電性ストリップを少なくとも2回屈曲させることにより、前記モノポールアンテナの頂部が、互いに平行で長さが等しく、かつ前記頂部に略90度の角度で結合された2つの脚部により支持されると共に、前記第1の平面に平行になるようにする
ことを特徴とする請求項33記載の広帯域アンテナの製造方法。 - 前記モノポールアンテナを形成する工程では、複数の導電性ストリップを組み合わせることにより、前記モノポールアンテナの頂部が、互いに平行で長さが等しく、かつ前記頂部に略90度の角度で結合された2つの脚部により支持されると共に、前記第1の平面に平行になるようにする
ことを特徴とする請求項33記載の広帯域アンテナの製造方法。 - 前記モノポールアンテナを形成する工程では、複数の導電性ストリップを組み合わせる際に、更に、前記モノポールアンテナの頂部の互いに対向する一対の端部がそれぞれ前記2つの脚部の外側側面を超えて拡がるようにする
ことを特徴とする請求項38記載の広帯域アンテナの製造方法。
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