JP2008092311A - Multiple frequency sharing antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多周波共用アンテナに関し、特に複数の周波数帯域に対応して動作可能な多周波共用アンテナに関する。 The present invention relates to a multi-frequency shared antenna, and more particularly to a multi-frequency shared antenna that can operate corresponding to a plurality of frequency bands.
近年、自動車など搭載される情報端末としては、TELL(電話)、ETC(Electronic Toll Collections「電子式料金徴収システム」:約5.8GHz)や、GPS(Global Positioning System「全地球測位システム」:約1.6GHz)、VICS(Vehicle Information and Communication System「道路交通情報通信システム」:約2.5GHz)、無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth、SDARS(Satellite Digital Audio Radio Service「衛星デジタルラジオサービス」:約2.3GHz)などの利用が普及している。電波を用いたこれらのアプリケーションの発達により、マルチバンド対応の多周波共用アンテナが市場で要求されている。 In recent years, information terminals installed in automobiles and the like include TELL (telephone), ETC (Electronic Toll Collection “Electronic toll collection system”: about 5.8 GHz), GPS (Global Positioning System “Global Positioning System”: about 1.6 GHz), VICS (Vehicle Information and Communication System “road traffic information communication system”: about 2.5 GHz), wireless LAN (Local Area Network), Bluetooth, SDARS (Satellite Digital Radio service) The use of about 2.3 GHz) is widespread. With the development of these applications using radio waves, multi-band compatible multi-frequency antennas are required in the market.
マルチバンド対応の多周波共用アンテナとしては、逆F型アンテナが提案されている。この逆F型アンテナは、小型化と低背化が可能であり、構造が簡単であることから幅広く用いられている。逆F型アンテナは無給電素子を近接して配置することにより、マルチバンド対応のアンテナとして複数の共振周波数を得ることができる(例えば、特許文献1を参照)。
ところが、従来の逆F型アンテナでは、複数の共振周波数を得るために無給電素子を用いた場合に、基本的に1周波数当たり1アンテナエレメントが必要であり、複数の共振周波数を得るためには無給電素子が最低要求される共振周波数の数だけ必要となる。1つの共振周波数帯域を確保するためには複数の無給電素子を用いることもある。 However, in the conventional inverted-F antenna, when a parasitic element is used to obtain a plurality of resonance frequencies, one antenna element is basically required per frequency, and in order to obtain a plurality of resonance frequencies. As many parasitic elements as the number of resonance frequencies required are required. In order to secure one resonance frequency band, a plurality of parasitic elements may be used.
したがって、従来の無給電素子を用いた逆F型アンテナは部品点数が多くなり、部品点数が多いと、逆F型アンテナを製造する際のコスト(加工費)が上昇してしまう。また、逆F型アンテナの製造時には個別に無給電素子と逆F型アンテナが配置されるが、無給電素子と逆F型アンテナとの位置関係は組み立て精度に依存し、組み立て精度が悪いとアンテナ特性に影響を与えるので、この位置関係がばらつくとアンテナ特性がばらついてしまう可能性がある。 Therefore, the conventional inverted F-type antenna using a parasitic element has a large number of parts, and if the number of parts is large, the cost (processing cost) for manufacturing the inverted F-type antenna increases. In addition, the parasitic element and the inverted F-type antenna are individually arranged at the time of manufacturing the inverted F-type antenna. However, the positional relationship between the parasitic element and the inverted-F type antenna depends on the assembly accuracy, and if the assembly accuracy is poor, the antenna Since this affects the characteristics, if this positional relationship varies, the antenna characteristics may vary.
そこで、本発明は上記課題を解消するために、部品点数の削減を図り組み立て精度を得ることができ、確実に複数の共振周波数を得てマルチバンド対応ができる多周波共用アンテナを提供することを目的とする。 Accordingly, in order to solve the above-described problems, the present invention provides a multi-frequency antenna that can reduce the number of parts and obtain assembly accuracy, and can reliably obtain a plurality of resonance frequencies and can handle multi-bands. Objective.
上記課題を解消するために、本発明の多周波共用アンテナは、地板と、
前記地板に配置された基板と、
前記地板に対して間隔をあけて略平行に配置され長さの異なる複数の導体と、前記複数の導体の各一端部を前記地板に対して接続され前記地板に垂直な接地導体とを有する逆F型アンテナエレメントと、
前記複数の導体の内の最も高い共振周波数に寄与している前記導体側から給電を行うための給電部と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the multi-frequency shared antenna of the present invention includes a ground plane,
A substrate disposed on the ground plane;
A reverse having a plurality of conductors arranged substantially in parallel with a distance from the ground plane and having different lengths, and a grounding conductor connected to the ground plane at one end of the plurality of conductors and perpendicular to the ground plane An F-type antenna element;
A power supply unit for supplying power from the conductor side that contributes to the highest resonance frequency of the plurality of conductors.
本発明の多周波共用アンテナは、好ましくは周波数特性の異なる複数の前記逆F型アンテナエレメントを備えることを特徴とする。 The multi-frequency shared antenna of the present invention preferably includes a plurality of the inverted F-type antenna elements having different frequency characteristics.
本発明の多周波共用アンテナは、好ましくは前記逆F型アンテナエレメントとは形態が異なる別の逆F型アンテナエレメントをさらに備えることを特徴とする。 The multi-frequency shared antenna according to the present invention preferably further includes another inverted F-type antenna element having a form different from that of the inverted F-type antenna element.
本発明の多周波共用アンテナは、好ましくは前記基板は高周波基板で、前記給電部は、前記基板上に形成されたT字型分岐部を有しており、前記T字型分岐部の第1端部と第2端部は、それぞれ対応する前記逆F型アンテナエレメントに接続されていることを特徴とする。 In the multi-frequency antenna according to the present invention, preferably, the substrate is a high-frequency substrate, and the power feeding unit has a T-shaped branch portion formed on the substrate, and the first of the T-shaped branch portions. The end portion and the second end portion are connected to the corresponding inverted F-type antenna elements, respectively.
本発明の多周波共用アンテナは、好ましくは前記給電部の給電点が、前記地板の中央方向に向いていることを特徴とする。 The multi-frequency antenna according to the present invention is preferably characterized in that a feeding point of the feeding portion is directed in a central direction of the ground plane.
本発明の多周波共用アンテナは、好ましくは前記多周波共用アンテナが、TELL、GPS、ETC、無線LAN、Bluetooth、VICS、SDARSの少なくとも1つに用いられていることを特徴とする。 The multi-frequency shared antenna of the present invention is preferably characterized in that the multi-frequency shared antenna is used for at least one of TELL, GPS, ETC, wireless LAN, Bluetooth, VICS, and SDARS.
本発明の多周波共用アンテナは、好ましくは車載用途に用いられていることを特徴とする。 The multi-frequency shared antenna of the present invention is preferably used for in-vehicle use.
本発明の多周波共用アンテナによれば、部品点数の削減を図り組み立て精度を得ることができ、確実に複数の共振周波数を得てマルチバンド対応ができる。 According to the multi-frequency antenna of the present invention, it is possible to reduce the number of components and obtain assembly accuracy, and it is possible to reliably obtain a plurality of resonance frequencies and support multiband.
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の多周波共用アンテナの好ましい第1の実施形態を示す斜視図であり、図2は、図1の多周波共用アンテナを別の方向から見た斜視図である。図3は、図1と図2の多周波共用アンテナの給電部付近を示す平面図である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view illustrating a first preferred embodiment of a multi-frequency antenna according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the multi-frequency antenna of FIG. 1 viewed from another direction. FIG. 3 is a plan view showing the vicinity of the power feeding portion of the multi-frequency shared antenna shown in FIGS.
図1と図2に示すように、多周波共用アンテナ10は、地板11と、基板の一例である高周波回路基板12と、逆F型アンテナエレメント20と、別の通常の形状を有する逆F型アンテナエレメント90と、給電部100を有している。別の通常の形状を有する逆F型アンテナエレメント90の形態は、逆F型アンテナエレメント20の形態とは異なる。多周波共用アンテナ10は、単にアンテナあるいはアンテナ装置と呼ぶことができる。
本発明の実施形態で示す逆F型アンテナエレメントあるいは逆F型アンテナは、約λ/4長の放射素子であり、広いグランド面に対して放射素子(導体)が突き出た形状で、形状が文字Fを倒した形に見えることから逆F型と呼ばれる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The inverted F type antenna element or the inverted F type antenna shown in the embodiment of the present invention is a radiating element having a length of about λ / 4. The radiating element (conductor) protrudes from a wide ground plane, and the shape is letter. It is called the inverted F type because it looks like the shape of F.
図1と図2に示す地板11は、導電性を有する例えば金属板あるいは電気機器や電子機器の導電性を有する筐体の一部である。高周波回路基板12は絶縁部材であるが、図2に示すように高周波回路基板12の裏面には導電性膜14が形成されており、高周波回路基板12はこの導電性膜14を介して地板11の上面側に固定されている。この導電性膜14は、高周波回路基板12のグランド面の役割を果たす。図1と図2の例では、地板11と高周波回路基板12は、正方形あるいは長方形の板状部材であり、地板11が高周波回路基板12に比べて大きい。
高周波基板12の裏面の導電性膜14と高周波基板表面の接地導体23、92や同軸ケーブル外導体部201が接続される導電性膜は、電気的に導通する構造となっている。
The
The
図1と図2に示す逆F型アンテナエレメント20は、特徴的な構造を有しており、第1導体21と第2導体22と、接地導体23を有している。この逆F型アンテナエレメント20は、導電性を有する材料例えば銅板を打ち抜いて曲げることで形成されている。
The inverted F-
アンテナエレメント20は、要求される2つの共振周波数に対応しており、第1導体21は要求される高い共振周波数に対応し、第2導体22は第1導体21に比べて要求される低い共振周波数に対応しており、第1導体21は例えば1575MHz帯に対応し、第2導体22は例えば800MHz帯に対応している。
The
第1導体21と第2導体22は、帯状あるいは長方形状の部材であり、第1導体21のX方向の長さL1は第2導体22のX方向の長さL2に比べて短くなっている。例えば第1導体21のY方向の幅W1は、第2導体22のY方向の幅W2と同じである。第1導体21と第2導体22の長さと幅を変えることにより、要求される複数の共振周波数に対応できる。
The
第1導体21の第1端部31と第2導体22の第1端部32は、共通の接地導体23の一端部33に接続されている。この第1導体21と第2導体22と接地導体23の成す角度は、ほぼ直角である。接地導体23の他端部34は接地導体23からは直角に折り曲げられていて、他端部34の裏面は高周波回路基板12の上面に固定されている。第1導体21の第2端部41と第2導体22の第2端部42は、ほぼ直角に地板11側に向けて折り曲げられている。第1導体21は、給電導体60を有している。この給電導体60は、第1導体21の途中部分から高周波回路基板12に向けて帯状に形成されている。第1導体21と第2導体22の間にはスリット49が形成されており、第1導体21と第2導体22は分離されている。
The
図1と図2に示すように、第1導体21と第2導体22は、地板11と高周波回路基板12に対して所定の間隔Dをおいて、地板11と高周波回路基板12に対してほぼ平行になるように配置されている。第1導体21と第2導体22と地板11と高周波回路基板12との間の間隔Dを一定に保つために、電気絶縁性を有する保持部材50が配置されている。この保持部材50は、高周波回路基板12の表面と第1導体21と第2導体22の各裏面の間に固定されている。これにより、第1導体21と第2導体22と地板11と高周波回路基板12との間の間隔を一定に保つとともに、第1導体21と第2導体22が地板11と高周波回路基板12に対して揺れるのを防止でき、アンテナ特性が変化するのを防ぐことができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1と図2に示す別の通常の形状を有する逆F型アンテナエレメント90は、例えば2000MHz帯の良好なアンテナ性能(例えば周波数帯域)を得るために、上述した2周波用の逆F型アンテナエレメント20とは別個に配置されている。
この逆F型アンテナエレメント90は、例えば銅板を打ち抜くことで作られており、導体91と、接地導体92を有している。帯状の導体91と接地導体92はほぼ直交しており、接地導体92の端部93は接地導体92からは直角に折り曲げられていて、端部93の裏面は高周波回路基板12の上面に固定されている。導体91は、給電導体61を有している。この給電導体61は、導体91の途中部分から高周波回路基板12に向けて帯状に形成されている。給電導体60,61は、対面している。
The inverted F-
The inverted F-
次に、図1と図2に示す給電部100の構造例を、図3を参照しながら説明する。
給電部100は、高周波回路基板12上に形成されており、図3で見てT字型の分岐構造(T分岐構造ともいう、T字型分岐部ともいう)101を有している。
T字型の分岐構造101は、給電導体60,61の間を電気的に接続している第1給電接続部102と、この第1給電接続部102の中間から垂直に伸びた第2給電接続部10有している。第1給電接続部102と第2給電接続部103の形成幅は、給電端子60,61の形成幅に比べて小さく形成されている。第1給電接続部102の第1端部121は、給電端子60に電気的に接続され、第1給電接続部102の第2端部122は、給電端子61に電気的に接続されている。
Next, a structural example of the
The
The T-shaped
図3に示す給電部100は、2周波用の逆F型アンテナエレメント20と単体の逆F型アンテナエレメント90に対して給電するために用いられ、2周波用の逆F型アンテナエレメント20と単体の逆F型アンテナエレメント90の給電点は、T字型の分岐構造101によって合成されており、地板11の中央側に向けて配置されている。これにより、給電点が地板11の中央側に配置されていることから、2周波用の逆F型アンテナエレメント20の給電点と単体の逆F型アンテナエレメント90両の給電点との間の距離が、短くできる。
The
図3に示すように、同軸ケーブル200は、網線の外導体部201と、芯線202と、被覆部203を有している。芯線202は、T字型の分岐構造101に対してハンダ300を用いて電気的に機械的に接続して固定されている。外導体部201は、電気接続部250に対してハンダ301を用いて電気的に機械的に接続されている。電気接続部250は例えば銅板であり、図1と図2に示すように、第1導体21の接地導体23の他端部34と第2導体22の端部93と、地板11を電気的に接続している。
高周波基板12の裏面の導電性膜14と高周波基板表面の接地導体23、92や同軸ケーブル外導体部201が接続される導電性膜の導通構造は、ここでは電気接続部250にて構成されている。他にも高周波基板にスルーホールメッキを配置し表、裏の導電性膜を導通させる構造なども考えられる。この場合、地板、高周波基板裏面導電性膜は面接触、高周波基板表面導電性膜と接地導体23、92は、ハンダ付けによって導通状態を実現する。
As shown in FIG. 3, the
The conductive structure of the conductive film to which the
給電部100が、2周波用の逆F型アンテナエレメント20に給電する際には、逆F型アンテナエレメント20の内の第1導体21側の給電端子60を通じて逆F型アンテナエレメント20の第1導体21側から先に給電してその後に第2導体22に給電するようになっている。このように、最も周波数の高い第1導体21から逆F型アンテナエレメント20に対して給電することにより、第1導体21と第2導体22の良好な共振を得ることができる。もし、第2導体22から逆F型アンテナエレメント20に対して給電すると、第1導体21と第2導体22の良好な共振を得ることができない。
When the
図4は、図1の多周波共用アンテナ10の電気特性(リターンロス特性)例を示す図である。
図4に示すように、2周波用の逆F型アンテナエレメント20の第1導体21が1575MHz帯に対応し、第2導体22は800MHz帯に対応し、単体の逆F型アンテナエレメント90は2000MHz帯に対応している。これらの3つの共振周波数帯域では、入射電波があった場合の反射ロス(リターンロス)が小さくなっている。
FIG. 4 is a diagram showing an example of electrical characteristics (return loss characteristics) of the
As shown in FIG. 4, the
(第2の実施形態)
次に、本発明の多周波共用アンテナの好ましい第2の実施形態を、図5を参照して説明する。
図5に示す多周波共用アンテナ10Aの構成要素が、図1と図2に示す多周波共用アンテナ10の構成要素と同様である場合には、同じ符号を記してその説明を用いることにする。
図5の多周波共用アンテナ10Aは、図1と図2に示す多周波共用アンテナ10に比べて、単体の逆F型アンテナエレメント90が省略されていることが異なる。しかし、多周波共用アンテナ10Aのその他の構成要素は同じであり、単体の逆F型アンテナエレメント90が省略されていることにより、給電部100の形状が少し異なる。
(Second Embodiment)
Next, a second preferred embodiment of the multi-frequency shared antenna of the present invention will be described with reference to FIG.
When the components of the multi-frequency shared
The multi-frequency shared
(第3の実施形態)
次に、本発明の多周波共用アンテナの好ましい第3の実施形態を、図6を参照して説明する。
図6の多周波共用アンテナ10Bでは、図1と図2に示す多周波共用アンテナ10に比べて、単体の逆F型アンテナエレメント90が省略され、代わりに別の2周波の逆F型アンテナエレメント20Bが、2周波の逆F型アンテナエレメント20に平行に並べて配置されている。
(Third embodiment)
Next, a third preferred embodiment of the multi-frequency shared antenna of the present invention will be described with reference to FIG.
In the multi-frequency shared
別の2周波の逆F型アンテナエレメント20Bは、2周波の逆F型アンテナエレメント20と同様の構造を有しており、第1導体421と第2導体422と接地導体423を有している。第1導体421は高い共振周波数に対応し、第2導体422は第1導体421に比べて低い共振周波数に対応する。第1導体421の共振周波数は第1導体21の共振周波数とは異なり、第2導体422の共振周波数は第2導体22の共振周波数とは異なる設定になっている。このようにして、2種類の異なる2周波の逆F型アンテナエレメント20,20Bを地板11と高周波回路基板12の上に配置することができる。第1導体21と第1導体421は、給電部100のT字型の分岐構造101により給電される。
Another two-frequency inverted F-
本発明の実施形態の多周波共用アンテナは、地板11と、地板11に配置された基板12と、地板11に対して間隔をあけて略平行に配置され長さの異なる第1導体21と第2導体22と、第1導体21と第2導体22の各一端部を地板11に対して接続して地板11に垂直な接地導体23を有する逆F型アンテナエレメントを備える。これにより、要求される共振周波数帯に対応した第1導体21と第2導体22を、共通の接地導体23により短絡した構造にすることができ、部品点数の削減を図り組み立て精度を得ることができる。しかも、本発明の実施形態の多周波共用アンテナは、第1導体21と第2導体22の内の最も高い共振周波数に寄与している導体21側から給電を行うための給電部100を備えていることから、最も周波数の高い第1導体21から逆F型アンテナエレメント20に対して給電することにより、第1導体21と第2導体22の良好な共振周波数を得ることができ、確実に複数の共振周波数を得てマルチバンド対応ができる
The multi-frequency antenna according to the embodiment of the present invention includes a
図6に例示するように、本発明の実施形態の多周波共用アンテナ10Bは、周波数特性の異なる複数の逆F型アンテナエレメント20Bと逆F型アンテナ20Bを備えることにより、要求されているより多くの異なる共振周波数帯域を得ることができる。
As illustrated in FIG. 6, the multi-frequency shared
図1に例示するように、本発明の実施形態の多周波共用アンテナ10は、逆F型アンテナエレメント20とは形態の異なる別の逆F型アンテナエレメント90を備えることにより、要求されているより多くの異なる共振周波数帯域を得ることができる。
As illustrated in FIG. 1, the
本発明の実施形態の多周波共用アンテナでは、基板12は高周波基板で、給電部100は、基板12上に形成されたT字型分岐部101であり、T字型分岐部101の第1端部121と第2端部122は、それぞれ逆F型アンテナエレメント20,91に接続されている。これにより、逆F型アンテナエレメント20,91に対してそれぞれ同軸ケーブルのような電気接続ケーブルを接続する必要がなくなり、複数本の電気接続ケーブルを周波共用アンテナに接続しなくても1本の電気接続ケーブルを用意して接続すれば良いことから、重量の低減とコストの低減が図れる。このT字型分岐部101としては、例えば高周波回路基板12の上に形成されたMSL(マイクロスリップライン)を用いることができる。
In the multi-frequency antenna according to the embodiment of the present invention, the
給電部100の給電点が、地板11の中央方向に向いている。複数の逆F型アンテナエレメントの信号をT字型の分岐構造101で合成する場合には、高周波回路基板12の上に配置されるT字型の分岐構造101の線路長が長くなると、線路ロスや線路からの不要放射などにより、アンテナ特性が劣化する。そこで、線路長を短くするために、アンテナへの給電位置を地板11の中央方向に向けて地板11の中央位置に配置することが好ましい。
The feeding point of the
例えば、本発明の多周波共用アンテナは、TELL、GPS、ETC、無線LAN、Bluetooth、VICS、SDARSの少なくとも1つに用いられている。本発明の多周波共用アンテナは、特に自動車などの車載用途に用いられている。 For example, the multi-frequency shared antenna of the present invention is used for at least one of TELL, GPS, ETC, wireless LAN, Bluetooth, VICS, and SDARS. The multi-frequency shared antenna of the present invention is used particularly for in-vehicle applications such as automobiles.
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形をして実施することが可能である。
逆F型アンテナエレメント20は、2周波の共振周波数帯域に対応するために第1導体21と第2導体22を有しているが、これに限らず3周波以上の共振周波数帯域に対応するために3つ以上の異なる大きさの導体を有するようにしても良い。
逆F型アンテナエレメントの材質は、銅板に限らず、例えば真鍮、真鍮にニッケルメッキ、スズメッキしたものや、メッキ鋼板などを採用できる。
By the way, this invention is not limited to the said embodiment, It is possible to implement in various deformation | transformation in the range which does not deviate from the summary.
The inverted F-
The material of the inverted F-type antenna element is not limited to a copper plate, and for example, brass, brass plated with nickel and tin, or a plated steel plate can be used.
10 多周波共用アンテナ
11 地板
12 高周波回路基(基板の一例)
20 逆F型アンテナエレメント
21 第1導体
22 第2導体
23 接地導体
60,61給電端子
90 別の逆F型アンテナエレメント
100 給電部
101 T字型の分岐構造
10 Multi-frequency shared
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記地板に配置された基板と、
前記地板に対して間隔をあけて略平行に配置され長さの異なる複数の導体と、前記複数の導体の各一端部を前記地板に対して接続して前記地板に垂直な接地導体とを有する逆F型アンテナエレメントと、
前記複数の導体の内の最も高い共振周波数に寄与している前記導体側から給電を行うための給電部と、
を備えることを特徴とする多周波共用アンテナ。 With the main plate,
A substrate disposed on the ground plane;
A plurality of conductors that are arranged substantially in parallel with a distance from the ground plane and have different lengths, and a ground conductor that is connected to one end of the plurality of conductors with respect to the ground plane and is perpendicular to the ground plane An inverted F-type antenna element;
A power feeding unit for feeding power from the conductor side contributing to the highest resonance frequency of the plurality of conductors;
A multi-frequency shared antenna comprising:
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