JP2007129360A - Dielectric antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超短波、準マイクロ波、マイクロ波、ミリ波の無線通信に使用される誘電体アンテナに関し、特に誘電体に整合回路を備えた誘電体アンテナに関するものである。 The present invention relates to a dielectric antenna used for ultra-short wave, quasi-microwave, microwave, and millimeter wave wireless communications, and more particularly to a dielectric antenna having a matching circuit in a dielectric.
携帯電話に代表される無線通信機のアンテナは、その特性の得られる限りは小さければ小さい方が良く、以前よりその小型化が求められており、現在でもなお小型のアンテナが求められている。 The antenna of a wireless communication device typified by a mobile phone should be as small as possible as long as the characteristics can be obtained. The size of the antenna is required to be smaller than before, and a small antenna is still required.
アンテナの小型化に対しては、従来下記技術1、技術2に示される技術が代表的なものとしてあげることができる。
技術1:アンテナ部を積層構造とすることにより、立体電極とした積層アンテナの製造
技術2:波長短縮効果を狙った誘電体材料を使用した誘電体アンテナ
前記の技術は有効なものではあるが問題点もある。
For the miniaturization of the antenna, the techniques shown in the following
Technology 1: Manufacture of a laminated antenna with a three-dimensional electrode by making the antenna part a laminated structure
Technology 2: Dielectric antenna using a dielectric material aiming at a wavelength shortening effect The above-described technology is effective but has problems.
技術1の積層構造は、一般的に誘電率の低い材料を使用していることより、800MHz以上の周波数では小型化を達成しているが、それ以下の周波数帯、例えばテレメーター、テレコントローラー、トランシーバーに使用されている300MHz帯微弱無線、400MHz帯特定小電力無線では、アンテナ電極長を長くする必要があり、小型化が困難である。また積層構造を採用していることより、製造工程が多く、製造時のイニシャル費が掛かり大量生産品目には適用できるが、それ以下の少量の品目には採用できない。
The laminated structure of
技術1、技術2は、アンテナと発信回路とのインピーダンス不整合が生じ、アンテナ放射効率が劣化するという問題がおこる。
In
アンテナのインピーダンスを発信回路と同等に保つには、技術1に示したアンテナでは積層する電極どうしを有る程度広げる必要があり、技術2に示したアンテナでは低い誘電率材料を使用する必要がある。そのため、いずれも小型化には限界がある。
In order to keep the impedance of the antenna equivalent to that of the transmission circuit, the antenna shown in the
この問題を解決するために、下記特許文献1〜3に示される対策が取られている。
In order to solve this problem, the countermeasures shown in
特許文献1に示される技術は、前記不整合を解決するために、アンテナと回路との間にLC整合回路を設けることにより、同一の基板上に誘電体アンテナと整合回路を実装し、無線通信機を小型化するのに有効である。しかしながら、小型化されるとはいえ、LC整合回路の実装に用いられる基板の面積が増大し、部品点数が多くなるために無線通信機に要求されているより一層の小型化には十分応えることができない。
In order to solve the mismatching, the technique disclosed in
特許文献2に示される技術は、アンテナ電極の形状を螺旋状もしくはミアンダ状にし、この部分をインダクタLとし、アンテナ電極端を開放し、この部分とGNDとでコンデンサCとし、これらによりインピーダンス整合を取る方法である。この手法にも問題があり、インピーダンス整合でインダクタLを増加させる場合、巻線数もしくは電極長を長くする必要がある。そのために、やはりいっそうの小型化には十分であるとは言えず、また電極長が長くなるとコストアップ要因となる問題がある。
In the technique disclosed in
特許文献3に示される技術は、積層アンテナで、放射電極とは別の層に整合回路を形成することでアンテナとの一体化を可能とする技術である。しかしながら、この手法にも問題があり、インピーダンス整合でインダクタLを増加させる場合、電極長を長くする必要がある。そのために、やはりいっそうの小型化には十分であるとは言えない。また電極長が長くなりコストアップ要因となる問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、整合回路のインダクタLを増加させても、電極長を長くする必要をなくすことで、更なるアンテナの小型化を実現することである。 The problem to be solved by the present invention is to realize further miniaturization of the antenna by eliminating the need to increase the electrode length even when the inductor L of the matching circuit is increased.
本発明のアンテナは、前記技術に示された問題点を解決することにある。 The antenna of this invention exists in solving the problem shown by the said technique.
本発明のアンテナは、アンテナ基材に高誘電率材料を用いることで、アンテナを小型化するが、その具体的手法を下記に示す。 In the antenna of the present invention, the antenna is miniaturized by using a high dielectric constant material for the antenna substrate, and the specific method is shown below.
本発明の誘電体アンテナは、一つの板状の誘電体基材の表面に外周、内周形状が矩形、円形、三角形、多角形など各種形状のスパイラル状のアンテナ電極を形成し、この板状の誘電体の側面の所望の位置にアンテナ電極と接続された接地電極を形成しこれをインダクタLとし、このアンテナ電極の端部と対向する裏面に給電電極を形成しこれをコンデンサCとし、誘電体アンテナに一体化されたコンデンサとインダクタからなる整合回路を形成したことで、前期課題を解決する。アンテナと発信回路のインピーダンスを合わせるために、コンデンサCの容量値を増やす必要のある場合は、コンデンサCを形成する給電電極の面積を増やすか、アンテナ電極とコンデンサCを形成する給電電極の距離を縮めることで、アンテナと発信回路のインピーダンス整合を取ることができる。逆に、コンデンサCの容量を減らす必要のある場合は、コンデンサCを形成する給電電極の面積を減らすか、アンテナ電極とコンデンサCを形成する給電電極の距離を離すことでアンテナと発信回路のインピーダンス整合を取ることができる。アンテナと発信回路のインピーダンスを合わせるために、インダクタLの値を増やす必要のある場合は、アンテナ電極に接続するインダクタを形成する接地電極の位置を、給電されるアンテナ電極の端部から離す方向に変更することで、アンテナと発信回路のインピーダンス整合を取ることができる。逆に、インダクタLの値を減らす必要のある場合は、アンテナ電極に接続するインダクタを形成する接地電極の位置を、給電されるアンテナ電極の端部に近づける方向に変更することで、アンテナと発信回路のインピーダンス整合を取ることができる。 The dielectric antenna of the present invention is formed by forming spiral antenna electrodes having various shapes such as a rectangular shape, a circular shape, a triangular shape, and a polygon shape on the surface of a single plate-shaped dielectric substrate. A ground electrode connected to the antenna electrode is formed at a desired position on the side surface of the dielectric, and this is used as an inductor L. A feeding electrode is formed on the back surface opposite to the end of the antenna electrode, and this is used as a capacitor C. The problem of the previous term is solved by forming a matching circuit consisting of a capacitor and an inductor integrated with a body antenna. When it is necessary to increase the capacitance value of the capacitor C in order to match the impedance of the antenna and the transmission circuit, the area of the feed electrode that forms the capacitor C is increased, or the distance between the antenna electrode and the feed electrode that forms the capacitor C is increased. By contracting, impedance matching between the antenna and the transmission circuit can be achieved. Conversely, when it is necessary to reduce the capacitance of the capacitor C, the impedance of the antenna and the transmission circuit can be reduced by reducing the area of the feeding electrode that forms the capacitor C or by separating the distance between the antenna electrode and the feeding electrode that forms the capacitor C. Can be consistent. When it is necessary to increase the value of the inductor L in order to match the impedance of the antenna and the transmission circuit, the position of the ground electrode that forms the inductor connected to the antenna electrode is moved away from the end of the antenna electrode to be fed. By changing, impedance matching between the antenna and the transmission circuit can be achieved. Conversely, when it is necessary to reduce the value of the inductor L, the position of the ground electrode forming the inductor connected to the antenna electrode is changed in a direction closer to the end of the antenna electrode to be fed, so Impedance matching of the circuit can be taken.
また、一つの板状の誘電体基材の表面に外周、内周形状が矩形、円形、三角形、多角形など各種形状のスパイラル状のアンテナ電極を形成し、この板状の誘電体の側面にアンテナ電極と接続された給電電極を形成し、この板状の誘電体の側面の所望の位置にアンテナ電極と接続された接地電極を形成しこれをインダクタLとし、このアンテナ電極の所望の位置で対向する裏面に接地電極を形成しこれをコンデンサCとし、誘電体アンテナに一体化されたコンデンサとインダクタからなる整合回路を形成することにより得られる誘電体アンテナも同様の効果が得られる。アンテナと発信回路のインピーダンスを合わせるために、インダクタLの値を増やす必要のある場合は、アンテナ電極に接続するインダクタを形成する接地電極の位置を、給電されるアンテナ電極の端部から離す方向に変更することで、アンテナと発信回路のインピーダンス整合を取ることができる。逆に、インダクタLの値を減らす必要のある場合は、アンテナ電極に接続するインダクタを形成する接地電極の位置を、給電されるアンテナ電極の端部に近づける方向に変更することで、アンテナと発信回路のインピーダンス整合を取ることができる。アンテナと発信回路のインピーダンスを合わせるために、コンデンサCの容量値を増やす必要のある場合は、コンデンサCを形成する接地電極の面積を増やすか、アンテナ電極とコンデンサCを形成する接地電極の距離を縮めることで、アンテナと発信回路のインピーダンス整合を取ることができる。逆に、コンデンサCの容量を減らす必要のある場合は、コンデンサCを形成する接地電極の面積を減らすか、アンテナ電極とコンデンサCを形成する接地電極の距離を離すことでアンテナと発信回路のインピーダンス整合を取ることができる。 In addition, a spiral antenna electrode having various shapes such as a rectangular shape, a circular shape, a triangular shape, and a polygonal shape is formed on the surface of one plate-shaped dielectric substrate, and the side surface of this plate-shaped dielectric material is formed. A feeding electrode connected to the antenna electrode is formed, a ground electrode connected to the antenna electrode is formed at a desired position on the side surface of the plate-like dielectric, and this is used as an inductor L. At the desired position of the antenna electrode A dielectric antenna obtained by forming a grounding electrode on the opposite back surface and using this as a capacitor C and forming a matching circuit composed of a capacitor and an inductor integrated with the dielectric antenna has the same effect. When it is necessary to increase the value of the inductor L in order to match the impedance of the antenna and the transmission circuit, the position of the ground electrode that forms the inductor connected to the antenna electrode is moved away from the end of the antenna electrode to be fed. By changing, impedance matching between the antenna and the transmission circuit can be achieved. Conversely, when it is necessary to reduce the value of the inductor L, the position of the ground electrode forming the inductor connected to the antenna electrode is changed in a direction closer to the end of the antenna electrode to be fed, so Impedance matching of the circuit can be taken. When it is necessary to increase the capacitance value of the capacitor C in order to match the impedance of the antenna and the transmission circuit, the area of the ground electrode that forms the capacitor C is increased or the distance between the antenna electrode and the ground electrode that forms the capacitor C is increased. By contracting, impedance matching between the antenna and the transmission circuit can be achieved. Conversely, when it is necessary to reduce the capacitance of the capacitor C, the impedance of the antenna and the transmission circuit can be reduced by reducing the area of the ground electrode that forms the capacitor C or increasing the distance between the antenna electrode and the ground electrode that forms the capacitor C. Can be consistent.
さらに、一つの板状の誘電体基材の表面に外周、内周形状が矩形、円形、三角形、多角形など各種形状のスパイラル状のアンテナ電極を形成し、この板状の誘電体の側面にアンテナ電極と接続された給電電極を形成し、この板状の誘電体の側面の所望の位置にアンテナ電極と接続された接地電極を形成しこれをインダクタLとし、この板状の誘電体の側面の所望の位置に給電電極と対向する接地電極を形成しこれをコンデンサCとし、誘電体アンテナに一体化されたコンデンサとインダクタからなる整合回路を形成した誘電体アンテナでも同様の効果が得られる。アンテナと発信回路のインピーダンスを合わせるために、インダクタLの値を増やす必要のある場合は、アンテナ電極に接続するインダクタを形成する接地電極の位置を、給電されるアンテナ電極の端部から離す方向に変更することで、アンテナと発信回路のインピーダンス整合を取ることができる。逆に、インダクタLの値を減らす必要のある場合は、アンテナ電極に接続するインダクタを形成する接地電極の位置を、給電されるアンテナ電極の端部に近づける方向に変更することで、アンテナと発信回路のインピーダンス整合を取ることができる。アンテナと発信回路のインピーダンスを合わせるために、コンデンサCの容量値を増やす必要のある場合は、コンデンサCを形成する接地電極の面積を増やすか、アンテナ電極とコンデンサCを形成する接地電極の距離を縮めることで、アンテナと発信回路のインピーダンス整合を取ることができる。逆に、コンデンサCの容量を減らす必要のある場合は、コンデンサCを形成する接地電極の面積を減らすか、アンテナ電極とコンデンサCを形成する接地電極の距離を離すことでアンテナと発信回路のインピーダンス整合を取ることができる。 Furthermore, a spiral antenna electrode having various shapes such as a rectangular shape, a circular shape, a triangular shape, and a polygonal shape is formed on the surface of one plate-shaped dielectric substrate, and is formed on the side surface of the plate-shaped dielectric material. A feeding electrode connected to the antenna electrode is formed, a ground electrode connected to the antenna electrode is formed at a desired position on the side surface of the plate-shaped dielectric, and this is used as an inductor L, and the side surface of the plate-shaped dielectric is formed. A similar effect can be obtained even in a dielectric antenna in which a grounding electrode facing the power feeding electrode is formed at a desired position and this is used as a capacitor C, and a matching circuit including a capacitor and an inductor integrated with the dielectric antenna is formed. When it is necessary to increase the value of the inductor L in order to match the impedance of the antenna and the transmission circuit, the position of the ground electrode that forms the inductor connected to the antenna electrode is moved away from the end of the antenna electrode to be fed. By changing, impedance matching between the antenna and the transmission circuit can be achieved. Conversely, when it is necessary to reduce the value of the inductor L, the position of the ground electrode forming the inductor connected to the antenna electrode is changed in a direction closer to the end of the antenna electrode to be fed, so Impedance matching of the circuit can be taken. When it is necessary to increase the capacitance value of the capacitor C in order to match the impedance of the antenna and the transmission circuit, the area of the ground electrode that forms the capacitor C is increased or the distance between the antenna electrode and the ground electrode that forms the capacitor C is increased. By contracting, impedance matching between the antenna and the transmission circuit can be achieved. Conversely, when it is necessary to reduce the capacitance of the capacitor C, the impedance of the antenna and the transmission circuit can be reduced by reducing the area of the ground electrode that forms the capacitor C or increasing the distance between the antenna electrode and the ground electrode that forms the capacitor C. Can be consistent.
本発明の誘電体アンテナは、次の効果を奏する。
(1)アンテナに整合回路が一体化しているのでアンテナが小型化できる。
(2)整合回路の調整で、電極長を長くする必要が無く、接地電極の位置を変更することでインダクタLを増加することができ、アンテナが小型化できる。
(3)回路の調整で、電極長を長くする必要が無く、接地電極の位置を変更することでインダクタLを増加することができ、製造コストアップ要因を取り除ける。
(4)高誘電率材料をアンテナ基材に使用しているので、整合回路のコンデンサCを形成する際、電極面積が小さくでき、アンテナが小型化できる。
(5)高誘電率材料をアンテナ基材に使用しているので、整合回路のコンデンサCを形成する際、電極面積が小さくでき、製造コストアップ要因を取り除ける。
The dielectric antenna of the present invention has the following effects.
(1) Since the matching circuit is integrated with the antenna, the antenna can be downsized.
(2) By adjusting the matching circuit, it is not necessary to increase the electrode length, and by changing the position of the ground electrode, the inductor L can be increased, and the antenna can be downsized.
(3) By adjusting the circuit, there is no need to increase the electrode length, and the inductor L can be increased by changing the position of the ground electrode, which can eliminate the cause of increased manufacturing costs.
(4) Since a high dielectric constant material is used for the antenna substrate, when forming the capacitor C of the matching circuit, the electrode area can be reduced and the antenna can be downsized.
(5) Since a high dielectric constant material is used for the antenna substrate, when the capacitor C of the matching circuit is formed, the electrode area can be reduced and the factor of increasing the manufacturing cost can be eliminated.
図1(a)は本発明の誘電体アンテナの一例を示す斜視図、(b)は(a)の誘電体アンテナの等価回路を示す図である。 FIG. 1A is a perspective view showing an example of a dielectric antenna of the present invention, and FIG. 1B is a diagram showing an equivalent circuit of the dielectric antenna of FIG.
誘電体アンテナ1は、特許文献1や図7に示すような公知のものでよく、例えば、BaTiO3系、SrTiO3系、MgTiO3系、CaTiO3系、希土類酸化物などの高誘電率を有する板状の誘電体基材1aの表面に、銀、金、銅、ニッケル、RuO2などの導電体からなる帯状のアンテナ電極1bを印刷により形成する。
The
図1(a)に示す誘電体アンテナ1は、アンテナ電極1bの始端1dに対向して誘電体基材1aの裏面に給電電極2が印刷により形成される。アンテナ電極1b/誘電体基材1a/給電電極2により、図1(b)に示されるコンデンサC1が形成される。給電電極2の面積を調整するもしくはアンテナ電極1bと給電電極1aとの距離を調整することによりコンデンサC1の容量値を任意に設定できる。また誘電体基材1aの側面にアンテナ電極1bに接続された接地電極3が印刷により形成され、図1(b)に示されるインダクタL1が形成される。接地電極3の位置および幅を調整することによりインダクタL1の値を任意に設定できる。こうして整合回路を構成するコンデンサC1とインダクタL1が形成される。その結果、図1(b)に示す等価回路のコンデンサC1とインダクタL1を形成することができる。
In the
図2(a)は本発明の誘電体アンテナの一例を示す斜視図、(b)は(a)の誘電体アンテナの等価回路を示す図である。 FIG. 2A is a perspective view showing an example of the dielectric antenna of the present invention, and FIG. 2B is a diagram showing an equivalent circuit of the dielectric antenna of FIG.
図2(a)に示す誘電体アンテナ1は、アンテナ電極1bの始端1dに接続された給電電極1cが形成される。誘電体基材1aの側面にアンテナ電極1bに接続された接地電極3が印刷により形成され、図2(b)に示されるインダクタL2が形成される。接地電極の位置および幅を調整することによりインダクタL2の値を任意に設定できる。またアンテナ電極1bに対向する裏面に接地電極4が印刷により形成され、図2(b)に示されるコンデンサC2が形成される。接地電極4の面積を調整するもしくはアンテナ電極1bと接地電極4との距離を調整することによりコンデンサC2の容量値を任意に設定できる。またこうして整合回路を構成するコンデンサC2とインダクタL2が形成される。その結果、図2(b)に示す等価回路のコンデンサC2とインダクタL2を形成することができる。
In the
図3(a)は本発明の誘電体アンテナの一例を示す斜視図、(b)は(a)の誘電体アンテナの等価回路を示す図である。 FIG. 3A is a perspective view showing an example of the dielectric antenna of the present invention, and FIG. 3B is a diagram showing an equivalent circuit of the dielectric antenna of FIG.
図3(a)に示す誘電体アンテナ1は、アンテナ電極1bの始端に接続された給電電極1cが形成される。誘電体基材1aの側面にアンテナ電極1bの接続された接地電極4が印刷により形成され、図3(b)に示されるインダクタL3が形成される。接地電極4の位置および幅を調整することによりインダクタL3の値を任意に設定できる。また給電電極1cと平行し誘電体基材1aの側面に給電電極5が印刷により形成され、図3(b)に示されるコンデンサC3が形成される。給電電極5の面積を調整するもしくはアンテナ電極1bと接地電極5との距離を調整することによりコンデンサC3の容量値を任意に設定できる。また、こうして整合回路を構成するコンデンサC3とインダクタL3が形成される。その結果、図3(b)に示す等価回路のコンデンサC3とインダクタL3を形成することができる。
In the
<実施例1>
図1に示す、縦10mm×横10mm×厚さ2mmの誘電率200の誘電体(チタン酸バリウム)基材1aの表面に銀をスパイラル状に印刷してアンテナ電極1bを形成し、次いで、誘電体基材1aの裏面にアンテナ電極1bに対向して給電電極2を印刷により形成し、さらに誘電体基材1aの側面にアンテナ電極1bに接続した接地電極3を印刷により形成した。このアンテナを縦20mm×20mm×0.8mmのプリント基板にハンダ接続にて実装し、発信回路6と接続した。
<Example 1>
The
このアンテナを高周波ネットワークアナライザにて測定したVSWR特性を図4(a)に、(b)にスミスチャートを示す。この測定の結果より、本実施例のアンテナは、VSWR特性より共振周波数316MHzでVSWR2以下であり、スミスチャートよりインピーダンスは48Ωで発信回路の50Ωに近く整合が取れている。 The VSWR characteristics obtained by measuring this antenna with a high-frequency network analyzer are shown in FIG. 4A and the Smith chart in FIG. As a result of this measurement, the antenna of this example has a resonance frequency of 316 MHz and a VSWR of 2 or less from the VSWR characteristics, and has an impedance of 48Ω and a matching close to 50Ω of the transmission circuit from the Smith chart.
これにより、本発明の小型のアンテナでも、アンテナのインピーダンスが50Ωに近づき発信回路と整合が取れ、良好な特性確保ができた。 As a result, even with the small antenna of the present invention, the impedance of the antenna approaches 50Ω, matching with the transmission circuit is achieved, and good characteristics can be secured.
<実施例2>
図2(a)に示す、縦10mm×横10mm×厚さ2mmの誘電率200の誘電体(チタン酸バリウム)基材1aの表面に銀でスパイラル状に印刷してアンテナ電極1bを形成し、次いで、誘電体基材1aの側面にアンテナ電極1bに接続された給電電極1cを印刷により形成し、さらに誘電体基材1aの側面にアンテナ電極1bに接続した接地電極3を印刷により形成し、さらに誘電体基材1aの裏面にアンテナ電極1bに対向した接地電極4を印刷により形成した。このアンテナを縦20mm×20mm×0.8mmのプリント基板にハンダ接続にて実装し、発信回路6と接続した。
<Example 2>
The
このアンテナを高周波ネットワークアナライザにて測定したVSWR特性を図5(a)に、(b)にスミスチャートを示す。この測定の結果より、本実施例のアンテナは、VSWR特性より共振周波数316MHzでVSWR2以下であり、スミスチャートよりインピーダンスは47Ωで発信回路の50Ωに近く整合が取れている。 The VSWR characteristics obtained by measuring this antenna with a high frequency network analyzer are shown in FIGS. 5A and 5B and Smith charts. As a result of this measurement, the antenna of this example has a resonance frequency of 316 MHz and a VSWR of 2 or less from the VSWR characteristics, and has an impedance of 47Ω and a matching close to 50Ω of the transmission circuit from the Smith chart.
これにより、本発明の小型のアンテナでも、アンテナのインピーダンスが50Ωに近づき発信回路と整合が取れ、良好な特性確保できた。 As a result, even with the small antenna of the present invention, the impedance of the antenna approaches 50Ω, matching with the transmission circuit is achieved, and good characteristics can be secured.
<実施例3>
図3(a)に示す、縦10mm×横10mm×厚さ2mmの誘電率200の誘電体(チタン酸バリウム)基材1aの表面に銀でスパイラル状に印刷してアンテナ電極1bを形成し、次いで、誘電体基材1aの側面にアンテナ電極1bに接続された給電電極1cを印刷により形成し、さらに誘電体基材1aの側面にアンテナ電極1bに接続した接地電極3を印刷により形成し、さらに誘電体基材1aの側面に給電電極1cに平行した接地電極5を印刷により形成した。このアンテナを縦20mm×20mm×0.8mmのプリント基板にハンダ接続にて実装し、発信回路6と接続した。
<Example 3>
The
このアンテナを高周波ネットワークアナライザにて測定したVSWR特性を図6(a)に、(b)にスミスチャートを示す。この測定の結果より、本実施例のアンテナは、VSWR特性より共振周波数316MHzでVSWR2以下であり、スミスチャートよりインピーダンスは47Ωで発信回路の50Ωに近く整合が取れている。 The VSWR characteristics obtained by measuring this antenna with a high frequency network analyzer are shown in FIGS. 6A and 6B and Smith charts. As a result of this measurement, the antenna of this example has a resonance frequency of 316 MHz and a VSWR of 2 or less from the VSWR characteristics, and has an impedance of 47Ω and a matching close to 50Ω of the transmission circuit from the Smith chart.
これにより、本発明の小型のアンテナでも、アンテナのインピーダンスが50Ωに近づき発信回路と整合が取れ、良好な特性確保できた。 As a result, even with the small antenna of the present invention, the impedance of the antenna approaches 50Ω, matching with the transmission circuit is achieved, and good characteristics can be secured.
以上の実施例では、矩形のスパイラル状アンテナ電極を示したが、円形、三角形、多角形など各種形状のスパイラル状アンテナ電極でも同様の結果となった。 In the above embodiment, a rectangular spiral antenna electrode is shown, but the same result was obtained with various shapes of spiral antenna electrodes such as a circle, a triangle, and a polygon.
<比較例1>
図7に示す、縦20mm×横20mm×2mmの誘電率100の誘電体(チタン酸バリウム)基材1aの表面に銀をスパイラル状に印刷してアンテナ電極1bを形成し、次いで、誘電体基材1aの側面にアンテナ電極1bに接続された給電電極1cを印刷により形成する。このアンテナを縦40mm×40mm×0.8mmのプリント基板100にハンダ接続にて実装し、発信回路6と接続した。このアンテナには整合回路を用いない。
<Comparative Example 1>
The
このアンテナを高周波ネットワークアナライザにて測定したVSWR特性を図8(a)に、(b)にスミスチャートを示す。この測定の結果より、本実施例のアンテナは、VSWR特性より共振周波数316MHzでVSWR2以下であり、スミスチャートよりインピーダンスは47Ωで発信回路の50Ωに近く整合が取れている。 The VSWR characteristics of this antenna measured with a high frequency network analyzer are shown in FIGS. 8A and 8B and Smith charts. As a result of this measurement, the antenna of this example has a resonance frequency of 316 MHz and a VSWR of 2 or less from the VSWR characteristics, and has an impedance of 47Ω and a matching close to 50Ω of the transmission circuit from the Smith chart.
これにより、本比較例のアンテナは、アンテナのインピーダンスが50Ωに近づき発信回路と整合が取れ、良好な特性を確保できているが、アンテナ寸法が縦20mm×横20mm×2mmと大きい。 As a result, the antenna of this comparative example has an antenna impedance close to 50Ω and can be matched with the transmission circuit to ensure good characteristics, but the antenna dimensions are as large as 20 mm long × 20 mm wide × 2 mm.
<比較例2>
図9に示す、縦10mm×横10mm×2mmの誘電率200の誘電体(チタン酸バリウム)基材1aの表面に銀をスパイラル状に印刷してアンテナ電極1bを形成し、次いで、誘電体基材1aの側面にアンテナ電極1bに接続された給電電極1cを印刷により形成する。このアンテナを縦20mm×20mm×0.8mmのプリント基板にハンダ接続にて実装し、発信回路6と接続した。このアンテナには整合回路を用いない。
<Comparative example 2>
The
このアンテナを高周波ネットワークアナライザにて測定したVSWR特性を図10(a)に、(b)にスミスチャートを示す。この測定の結果より、本実施例のアンテナは、VSWR特性より共振周波数316MHzでVSWR6以上であり、スミスチャートよりインピーダンスは150Ωで発信回路の50Ωと不整合である。 The VSWR characteristics of this antenna measured with a high frequency network analyzer are shown in FIGS. 10A and 10B and Smith charts. From the result of this measurement, the antenna of the present embodiment has a resonance frequency of 316 MHz and a VSWR of 6 or more from the VSWR characteristics, and the impedance is 150Ω and mismatches with 50Ω of the transmission circuit from the Smith chart.
これにより、本比較例の小型アンテナは、アンテナのインピーダンスが150Ωで発信回路と不整合となり、良好な特性を確保できない。 As a result, the small antenna of this comparative example is inconsistent with the transmission circuit when the impedance of the antenna is 150Ω, and good characteristics cannot be secured.
<比較例3>
図11に示す、縦10mm×横10mm×2mmの誘電率200の誘電体(チタン酸バリウム)基材1aの表面に銀をスパイラル状に印刷してアンテナ電極1bを形成し、次いで、誘電体基材1aの側面にアンテナ電極1bに接続された給電電極1cを印刷により形成する。また発信回路との整合回路として、図14の27〜29に示すインダンクタンスまたはコンデンサをプリント基板上にハンダにて接続する。このアンテナを縦40mm×20mm×0.8mmのプリント基板にハンダ接続にて実装し、発信回路6と接続した。
<Comparative Example 3>
The
このアンテナを高周波ネットワークアナライザにて測定したVSWR特性を図12(a)に、(b)にスミスチャートを示す。この測定の結果より、本実施例のアンテナは、VSWR特性より共振周波数316MHzでVSWR2以下であり、スミスチャートよりインピーダンスは38Ωで発信回路の50Ωに近く整合が取れている。 The VSWR characteristics of this antenna measured with a high frequency network analyzer are shown in FIGS. 12A and 12B and Smith charts. As a result of this measurement, the antenna of this example has a resonance frequency of 316 MHz and a VSWR of 2 or less from the VSWR characteristics, and has an impedance of 38Ω from the Smith chart, and is close to 50Ω of the transmission circuit.
これにより、本比較例のアンテナでも、アンテナのインピーダンスが38Ωで発信回路と整合が取れ、良好な特性を確保できているが、アンテナと整合回路の実装スペースが縦40mm×横20mm×2mmで、本発明の実施例の誘電体アンテナの実装面積と比べて2倍になり、小型化に寄与しない。 As a result, even in the antenna of this comparative example, the impedance of the antenna is 38Ω and it is matched with the transmission circuit, and good characteristics are secured, but the mounting space of the antenna and the matching circuit is 40 mm long × 20 mm wide × 2 mm wide, The mounting area of the dielectric antenna according to the embodiment of the present invention is doubled and does not contribute to downsizing.
<比較例4>
図13に示す、縦10mm×横15mm×厚さ2mmの誘電率200の誘電体(チタン酸バリウム)基材1aの表面に銀でスパイラル状に印刷してアンテナ電極1bを形成し、次いで、誘電体基材1aの裏面にアンテナ電極1bに対向して給電電極2を印刷により形成し、さらに誘電体基材1aの側面にアンテナ電極1bに接続した接地電極3を印刷により形成した。このアンテナは、インピーダンス整合を取るためのインダクタLを形成する接地電極は、アンテナ電極を利用していない構成である。整合回路のインダクタLの値を増加させるために、接地電極3を伸ばした。このアンテナを縦20mm×30mm×0.8mmのプリント基板にハンダ接続にて実装し、発信回路6と接続した。
<Comparative example 4>
The
このアンテナを高周波ネットワークアナライザにて測定したVSWR特性を図14(a)に、(b)にスミスチャートを示す。この測定の結果より、本実施例のアンテナは、VSWR特性より共振周波数316MHzでVSWR2以下であり、スミスチャートよりインピーダンスは48Ωで発信回路の50Ωに近く整合が取れている。 The VSWR characteristics of this antenna measured with a high frequency network analyzer are shown in FIGS. 14A and 14B and Smith charts. As a result of this measurement, the antenna of this example has a resonance frequency of 316 MHz and a VSWR of 2 or less from the VSWR characteristics, and has an impedance of 48Ω and a matching close to 50Ω of the transmission circuit from the Smith chart.
これにより、本比較例の小型アンテナでも、アンテナのインピーダンスが50Ωに近づき発信回路と整合が取れ、良好な特性確保できている。しかし、整合回路のインダクタLの値を増加させるため、接地電極3を伸ばしたために、アンテナ寸法が縦10mm×横15mm×厚さ2mmと、本発明の実施例の誘電体アンテナの寸法縦10mm×横10mm×厚さ2mmと比べると1.5倍と大きくなり、小型化に寄与しない。またアンテナ寸法が大きくなることと、電極長が伸びことで、コストアップ要因になる。
Thereby, even in the small antenna of this comparative example, the impedance of the antenna approaches 50Ω, matching with the transmission circuit is achieved, and good characteristics can be secured. However, since the
1 誘電体アンテナ
基材1a:誘電体
1b:アンテナ電極
1c:給電電極
1d:アンテナ電極の始端
2:給電電極
3:接地電極
4:接地電極
5:給電電極
6:発信回路
27〜29:インダンクタまたはコンデンサ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
An antenna electrode is formed on the surface of one plate-shaped dielectric substrate, a capacitor electrode is formed on the back surface of the dielectric substrate to be electromagnetically coupled opposite the antenna electrode, and the antenna is formed on the side surface of the dielectric substrate. 2. The dielectric antenna according to claim 1, wherein an inductor electrode conductively connected to the electrode is grounded to form a matching circuit including the capacitor and the inductor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005318837A JP2007129360A (en) | 2005-11-01 | 2005-11-01 | Dielectric antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005318837A JP2007129360A (en) | 2005-11-01 | 2005-11-01 | Dielectric antenna |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007129360A true JP2007129360A (en) | 2007-05-24 |
Family
ID=38151679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005318837A Withdrawn JP2007129360A (en) | 2005-11-01 | 2005-11-01 | Dielectric antenna |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007129360A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010028569A (en) * | 2008-07-22 | 2010-02-04 | Samsung Electronics Co Ltd | Antenna apparatus |
CN113571911A (en) * | 2021-06-21 | 2021-10-29 | 西安电子科技大学 | Miniaturized airborne ultrashort wave antenna |
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2005
- 2005-11-01 JP JP2005318837A patent/JP2007129360A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010028569A (en) * | 2008-07-22 | 2010-02-04 | Samsung Electronics Co Ltd | Antenna apparatus |
CN113571911A (en) * | 2021-06-21 | 2021-10-29 | 西安电子科技大学 | Miniaturized airborne ultrashort wave antenna |
CN113571911B (en) * | 2021-06-21 | 2022-06-24 | 西安电子科技大学 | Miniaturized airborne ultrashort wave antenna |
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