JP2008098769A - Frequency-variable antenna - Google Patents

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Makoto Nakai
真琴 中井
Hideo Iizuka
英男 飯塚
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small antenna capable of easily obtaining a desired irradiation pattern and easily performing variable control with broad resonance frequencies. <P>SOLUTION: A bias voltage feeded by a variable power voltage means E<SB>V</SB>is superimposed and applied onto a connection terminal 8 where an RF signal flows. Thereby, Dc current flows from a low pass filter 7, a feed point 1a, a wire 2a (right portion of a main wire), a wire AA' (right end turning portion), a wire 3 (sub wire), a wire B'B (left end turning portion), a wire 2b (left end turning portion), a feed point 1b to an inductor 5 sequentially, and falls to a chassis ground. All of four variable capacitance units 4 are the one where a varactor diode and resistor are connected in parallel. However, the direction of the varactor diode is respectively oriented to the one where reverse bias applies to. The variable capacitance units 4 are arranged at equal distance from a centerline (y-axis) in left-right symmetry, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、可変容量素子を搭載した、共振周波数が可変制御可能なフォールデッドアンテナに関する。   The present invention relates to a folded antenna equipped with a variable capacitance element and capable of variably controlling a resonance frequency.

可変容量素子を用いて通信周波数の可変制御を可能としたダイポールアンテナとしては、例えば下記の特許文献1に記載されている小形アンテナが公知である。この従来のアンテナは、空中線路自体を構成する導体線路上にリアクタンス可変素子を挿入し、そのリアクタンス成分を直流電圧可変電源とバイアス線路とを用いて可変制御するものであり、この制御により、アンテナ(導体線路)の実効長を自在に変化させて、当該アンテナの共振周波数を可変制御するものである。
特開平9−130132
As a dipole antenna that enables variable control of a communication frequency using a variable capacitance element, for example, a small antenna described in Patent Document 1 below is known. In this conventional antenna, a reactance variable element is inserted on a conductor line constituting the aerial line itself, and the reactance component is variably controlled by using a DC voltage variable power source and a bias line. The effective length of the (conductor line) is freely changed to variably control the resonance frequency of the antenna.
JP-A-9-130132

しかしながら、上記の従来アンテナの場合、バイアス線路に漏れる高周波がアンテナの放射パターン形状などに悪影響を及ぼすので、十分に望ましい放射特性を得ることはできない。また、その様な高周波漏れによる悪影響の様態は、必ずしも予測が容易なものではないので、この様な従来技術に基づいて所望の放射特性を備えたアンテナを設計することは難しい。
また、例えば車両の窓ガラスなどにアンテナを搭載する場合などには、共振周波数を可変制御するための専用のバイアス線路を用いる方式は、アンテナの美観などの観点からも必ずしも望ましい方式とは言えない。また、例えばチョークインダクタなどを用いて、そのバイアス線路への高周波漏れを低減させることはできるが、その方式は、上記の美観の問題をますます顕著にする。また、その様なチョークインダクタを用いても、バイアス線路への高周波漏れを完全に防止することはできない。
However, in the case of the above-described conventional antenna, a sufficiently high radiation characteristic cannot be obtained because the high frequency leaking to the bias line adversely affects the radiation pattern shape of the antenna. In addition, such an adverse effect due to high-frequency leakage is not always easy to predict, so it is difficult to design an antenna having desired radiation characteristics based on such a conventional technique.
For example, when an antenna is mounted on a window glass of a vehicle, a method using a dedicated bias line for variably controlling the resonance frequency is not always desirable from the viewpoint of the aesthetics of the antenna. . Further, for example, a choke inductor can be used to reduce high-frequency leakage to the bias line, but this method makes the above-mentioned aesthetic problem more pronounced. Even if such a choke inductor is used, high-frequency leakage to the bias line cannot be completely prevented.

一方、空中線路上ではなく、その給電部に接続する整合回路の中に、バラクタダイオードなどのリアクタンス可変素子を搭載する方式も考えられるが、その様な方式を採用する場合、アンテナの実効長を直接的に可変制御できる訳ではないため、共振周波数の大幅な可変制御によるアンテナの広帯域化は困難となる。   On the other hand, a method of mounting a reactance variable element such as a varactor diode in the matching circuit connected to the power feeding unit instead of on the aerial line is also conceivable, but when such a method is adopted, the effective length of the antenna is directly Therefore, it is not possible to variably control the antenna, and it is difficult to widen the antenna band by variably controlling the resonance frequency.

本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、所望の放射パターンを得ることと、共振周波数の幅広い可変制御とが双方ともに容易な小形アンテナを実現することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to realize a small antenna in which both a desired radiation pattern and a wide variable control of the resonance frequency are easy. It is.

上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第1の手段は、左右2点1組の給電点からなる1つの給電部を中央に有する1本の主ワイヤと、この主ワイヤに平行に配置されて左右各端部がこの主ワイヤの左右各端部にそれぞれ接続された従ワイヤとを有するフォールデッドダイポールアンテナにおいて、上記の2つの給電点の間の直流電圧を可変制御する可変電圧手段を設け、上記の主ワイヤの左右各端部と給電部との間にそれぞれ可変容量ユニットを設け、これらの各可変容量ユニットに対峙して並ぶ、上記の従ワイヤの各対応部にそれぞれ他の可変容量ユニットを設け、これらの各可変容量ユニットをそれぞれバラクタダイオードと抵抗との並列接続で構成し、かつ、これらのバラクタダイオードをそれぞれ、上記の可変電圧手段によって逆バイアスが印加される向きに接続することである。
In order to solve the above problems, the following means are effective.
That is, the first means of the present invention includes a single main wire having a single power supply portion consisting of a pair of left and right power supply points in the center, and the left and right ends arranged in parallel to the main wire. In a folded dipole antenna having a secondary wire connected to each of the left and right ends of the main wire, variable voltage means for variably controlling the DC voltage between the two feeding points is provided, A variable capacity unit is provided between each of the left and right ends and the power supply part, and another variable capacity unit is provided at each corresponding part of the slave wires arranged opposite to each of the variable capacity units. Each variable capacitance unit is constituted by a parallel connection of a varactor diode and a resistor, and each of these varactor diodes has a direction in which a reverse bias is applied by the variable voltage means. It is to connect to.

ただし、上記のワイヤとは、例えば線状、棒状、筒状、または板状などの導体線路(金属配線)のことを言う。また、上記の平行とは、従ワイヤが主ワイヤに沿って、それらの各部が略一定間隔隔てて略同方向に配置されていることを言っており、よって、双方ともに必ずしも直線的に真っ直ぐである必要はなく、また、必ずしも正確に平行である必要もない。即ち、これらのワイヤは、曲がっていても、折られていても、螺旋状に巻かれていてもよい。したがって、本発明に基づいて例えばヘリカルアンテナなどを製造することも可能である。   However, the above-mentioned wire refers to a conductor line (metal wiring) such as a linear shape, a rod shape, a cylindrical shape, or a plate shape. In addition, the above-mentioned parallel means that the sub wires are arranged along the main wire and their respective parts are arranged in substantially the same direction at a substantially constant interval. Therefore, both are not necessarily straight and straight. It does not have to be and does not necessarily have to be exactly parallel. That is, these wires may be bent, folded, or wound spirally. Therefore, for example, a helical antenna can be manufactured based on the present invention.

また、上記の主ワイヤや従ワイヤには、例えばヘリカルコイルなどのインダクタを任意の位置に挿入してもよい。元来、ワイヤ(金属配線)は、分布定数としてインダクタンス成分を各部に有するものであるから、当然ながらこの様な変形も許容される。また、特に小形アンテナを構成する場合、ワイヤにインダクタを挿入すると、アンテナの平面形成が容易ではなくなるが、その反面、アンテナの全長の短縮には大きな効果が得られる。
また、この様な挿入などによって配置されるこれらのインダクタを上記の主ワイヤや従ワイヤの一部と考えてもよく、また、上記の主ワイヤや従ワイヤの全部をその様なインダクタから構成してもよい。
なお、以上の事情は、後述の本発明の第3の手段(:フォールデッドモノポールアンテナの場合)についても同様である。
Further, for example, an inductor such as a helical coil may be inserted into the main wire or the subwire at any position. Originally, a wire (metal wiring) has an inductance component in each part as a distributed constant, so naturally such deformation is allowed. In particular, in the case of configuring a small antenna, when an inductor is inserted into a wire, it is not easy to form a flat surface of the antenna.
Further, these inductors arranged by such insertion or the like may be considered as a part of the above-mentioned main wire or sub-wire, and all of the above-mentioned main wire or sub-wire are constituted by such an inductor. May be.
The above situation is the same for the third means (in the case of a folded monopole antenna) described later.

また、本発明の第2の手段は、上記の第1の手段において、当該フォールデッドダイポールアンテナを、上記の給電部を中心として左右対称形に形成することである。
ただし、バラクタダイオードの配向については、左右対称形とはせずにそのまま逆バイアスが掛かる向きに据え置く。
The second means of the present invention is that, in the first means, the folded dipole antenna is formed symmetrically about the feeding portion.
However, the orientation of the varactor diode is not left-right symmetric but is left in a direction in which reverse bias is applied.

また、本発明の第3の手段は、一端を給電点とする1本の主ワイヤと、この主ワイヤに平行に配置されて、一端がこの主ワイヤの給電点でない一端に接続された従ワイヤとを有するフォールデッドモノポールアンテナにおいて、給電点の直流電位を可変制御する可変電圧手段を備え、主ワイヤの途中に可変容量ユニットを備え、主ワイヤに接続されていない従ワイヤの他端をアースし、かつ、上記の可変容量ユニットに対峙して並ぶ従ワイヤの対応部に他の可変容量ユニットを備え、これらの各可変容量ユニットをそれぞれバラクタダイオードと抵抗との並列接続で構成し、これらの各バラクタダイオードをそれぞれ上記の可変電圧手段によって逆バイアスが印加される向きに接続することである。   The third means of the present invention includes a main wire having one end as a feeding point, and a slave wire arranged in parallel to the main wire and having one end connected to one end that is not the feeding point of the main wire. Folded monopole antenna having variable voltage means for variably controlling the DC potential at the feeding point, a variable capacitance unit in the middle of the main wire, and grounding the other end of the slave wire not connected to the main wire In addition, other variable capacitance units are provided in the corresponding portions of the secondary wires arranged opposite to the variable capacitance units, and each of these variable capacitance units is configured by parallel connection of a varactor diode and a resistor. Each varactor diode is connected in the direction in which a reverse bias is applied by the variable voltage means.

また、本発明の第4の手段は、上記の第1乃至第3の何れか1つの手段において、上記の従ワイヤを複数本設けることである。   The fourth means of the present invention is to provide a plurality of the above-mentioned slave wires in any one of the above-mentioned first to third means.

また、本発明の第5の手段は、上記の第1乃至第4の何れか1つの手段において、上記の抵抗の値を10kΩ以上、100MΩ以下にすることである。この値は、より望ましくは、100kΩ以上、10MΩ以下である。この値が大き過ぎると、本発明における可変容量ユニットに抵抗を配設することによって得られる作用・効果が減少してしまい望ましくない。また、この値が小さ過ぎると、アンテナの消費電力が大きくなり過ぎてしまい望ましくない。   The fifth means of the present invention is to set the value of the resistance to 10 kΩ or more and 100 MΩ or less in any one of the first to fourth means. This value is more preferably 100 kΩ or more and 10 MΩ or less. If this value is too large, the action and effect obtained by disposing the resistor in the variable capacitance unit of the present invention is undesirably reduced. If this value is too small, the power consumption of the antenna becomes too large, which is not desirable.

また、本発明の第6の手段は、上記の第1乃至第5の何れか1つの手段において、主ワイヤと従ワイヤとが接続された端部から給電点までの主ワイヤの長さをL/4とした時に、上記のバラクタダイオードをそれぞれ、各ワイヤ上において上記の端部から7L/40以上、9L/40以下離れた位置に配設することである。
ここで、例えばフォールデッドダイポールアンテナの場合、左右両端の各折り返し部分の間のワイヤ長が、L/2に一致するものと考えてよい。
According to a sixth means of the present invention, in any one of the first to fifth means, the length of the main wire from the end where the main wire and the secondary wire are connected to the feeding point is set to L. When / 4, the above varactor diodes are disposed on the respective wires at positions separated from the end by 7 L / 40 or more and 9 L / 40 or less.
Here, for example, in the case of a folded dipole antenna, it may be considered that the wire length between the folded portions at the left and right ends coincides with L / 2.

なお、フォールデッドダイポールアンテナの場合には、上記の距離(7L/40〜9L/40)は、当該バラクタダイオードから近い方の端部からの距離とする。即ち、右側のバラクタダイオードの位置は、右側の端部からの距離によって規定し、左側のバラクタダイオードの位置は、左側の端部からの距離によって規定する。   In the case of a folded dipole antenna, the above distance (7L / 40 to 9L / 40) is the distance from the end closer to the varactor diode. That is, the position of the right varactor diode is defined by the distance from the right end, and the position of the left varactor diode is defined by the distance from the left end.

また、本発明の第7の手段は、上記の第1乃至第6の何れか1つの手段において、主ワイヤの垂直断面積を従ワイヤの垂直断面積よりも小さくすることである。
ただし、ワイヤの断面積は、必ずしも2通りに制限する必要はなく、3段階以上の変化を持たせてもよいし、連続的に変化させてもよい。
The seventh means of the present invention is to make the vertical cross-sectional area of the main wire smaller than the vertical cross-sectional area of the slave wire in any one of the first to sixth means.
However, the cross-sectional area of the wire is not necessarily limited to two types, and may be changed in three or more steps, or may be changed continuously.

また、本発明の第8の手段は、上記の第7の手段において、主ワイヤの直径を従ワイヤの直径の1/8以上、1/2以下にすることである。
ただし、各ワイヤの断面形状は、必ずしも正確に円形である必要はない。また、これらの断面形状を任意形状とする場合には、主ワイヤの垂直断面積は、従ワイヤの垂直断面積の約1/64〜1/4程度であることが望ましい。
The eighth means of the present invention is to make the diameter of the main wire 1/8 or more and 1/2 or less of the diameter of the slave wire in the seventh means.
However, the cross-sectional shape of each wire need not be exactly circular. When these cross-sectional shapes are arbitrary, it is desirable that the vertical cross-sectional area of the main wire is about 1/64 to 1/4 of the vertical cross-sectional area of the slave wire.

また、本発明の第9の手段は、上記の第1乃至第3の何れか1つの手段において、主ワイヤと従ワイヤはともに任意回数折り畳むことである。
ただし、その折り畳み回数は任意でよいが、通常は1〜3回程度が最適である。また、必ずしも逆方向に折り返す必要はなく、十分に共振成分(共振方向電流)が得られる向きに折り返せばよい。
According to a ninth means of the present invention, in any one of the first to third means, both the main wire and the secondary wire are folded an arbitrary number of times.
However, the number of times of folding may be arbitrary, but usually about 1 to 3 times is optimal. Further, it is not always necessary to fold back in the reverse direction, and it is sufficient to fold back in a direction in which a sufficient resonance component (resonance direction current) can be obtained.

しかしながら、より望ましい折り畳み形態としては、例えば、従ワイヤが1本の平面構成のフォールデッドダイポールアンテナの場合には、アンテナの上方、即ち給電部の反対側において、従ワイヤが主ワイヤに包囲されつつ内側に畳み込まれる様にして、左右両端の各折り返し部分を給電部の位置まで折り畳むと良く、更にもう一回折り畳む場合には、再度同様に、給電部の反対側においてそのアンテナの両翼端を内側に給電部の位置まで折り畳むとよい。   However, as a more preferable folded form, for example, in the case of a folded dipole antenna having a single planar configuration, the secondary wire is surrounded by the primary wire above the antenna, that is, on the opposite side of the feeding portion. It is better to fold the folded parts at the left and right ends to the position of the power feeding part so that they are folded inward. It is good to fold to the position of the power feeding part inside.

また、本発明の第10の手段は、上記の第1乃至第9の何れか1つの手段において、上記の給電点に高周波電流と直流電流とを分離するバランを備え、このバランをローパスフィルタとハイパスフィルタとの並列接続によって構成することである。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
According to a tenth means of the present invention, in any one of the first to ninth means, the feeding point includes a balun that separates a high-frequency current and a direct current, and the balun is a low-pass filter. It is configured by parallel connection with a high-pass filter.
By the above means of the present invention, the above-mentioned problem can be effectively or rationally solved.

以上の本発明の手段によって得られる効果は以下の通りである。
即ち、本発明の第1または第3の手段によれば、バラクタダイオードに逆バイアスが印加されるためこれらのバラクタダイオードは可変容量素子として作用し、また、それらの容量値は、上記の可変電圧手段からの直流給電電圧によって決定可能となる。このため、上記の可変電圧手段を制御手段として用いれば、アンテナの各可変容量ユニットの挿入箇所における高周波の位相推移を任意に可変制御することが可能となるため、当該アンテナの実効長を効果的に可変制御することが可能となる。
The effects obtained by the above-described means of the present invention are as follows.
That is, according to the first or third means of the present invention, since a reverse bias is applied to the varactor diodes, these varactor diodes function as variable capacitance elements, and their capacitance values are the above-mentioned variable voltage. It can be determined by the DC power supply voltage from the means. For this reason, if the variable voltage means described above is used as the control means, it is possible to variably control the phase transition of the high frequency at the insertion location of each variable capacitance unit of the antenna, so that the effective length of the antenna is effectively reduced. Thus, it is possible to variably control.

また、バラクタダイオードに逆バイアスを印加する場合には、その両端子間の直流抵抗は非常に大きくなり、その両端子間は直流に対して略絶縁状態となるため、通常、複数のバラクタダイオードと1つの直流電源とを直列接続した場合には、各バラクタダイオードにそれぞれ均等の電圧を掛けたり、或いは、その均等状態を維持したりすることは困難となる。
このため、上記の可変容量ユニットにおいて上記の抵抗を設けなかった場合には、直列接続されるそれらの各バラクタダイオードに等しい直流電圧を掛けることが困難となり、よって、各容量値もそれぞれ同じ値(即ち、設計値)にすることは困難となる。また、その場合、各バラクタダイオードに掛かる電圧が経時的に変化(ドリフト)するため、これによって、アンテナの動作も安定しなくなる。この様な現象が生じる要因としては、複数のバラクタダイオードの直列接続回路上における電荷の局所的な蓄積、偏在またはその電荷分布の経時的変動などが関与しているものと考えられる。
In addition, when a reverse bias is applied to a varactor diode, the DC resistance between the two terminals becomes very large, and the two terminals are substantially insulated from the direct current. When one DC power source is connected in series, it is difficult to apply equal voltages to each varactor diode or to maintain the equal state.
For this reason, if the above-described resistance is not provided in the above-described variable capacitance unit, it is difficult to apply an equal DC voltage to each of the varactor diodes connected in series. That is, it is difficult to obtain a design value. In this case, the voltage applied to each varactor diode changes (drifts) with time, and the operation of the antenna becomes unstable. As a cause of such a phenomenon, it is considered that local accumulation of charges on a series connection circuit of a plurality of varactor diodes, uneven distribution, or temporal change of the charge distribution are involved.

しかしながら、本発明の第1または第3の手段によれば、これらのバラクタダイオードに対してそれぞれ並列に接続される上記の各抵抗が、更に互いに直列に接続されるので、これらの直列抵抗上における直流通電作用によって、各バラクタダイオードに掛かる電圧を略均等に割り振り、かつ、それらを安定的に維持することができる。したがって、上記の手段によれば、各バラクタダイオードが示す容量値も設計値通りに均一となるため、低周波側への経時的な周波数シフトなどを伴うことなく、アンテナの共振周波数を設計値通りに安定させることができる。   However, according to the first or third means of the present invention, the resistors connected in parallel to the varactor diodes are further connected in series with each other. With the direct current energizing action, the voltages applied to the varactor diodes can be allocated substantially evenly and can be stably maintained. Therefore, according to the above means, the capacitance value indicated by each varactor diode becomes uniform as the design value, so that the resonance frequency of the antenna can be set as the design value without causing a frequency shift over time toward the low frequency side. Can be stabilized.

このため、本発明の第1または第3の手段によれば、所望の放射特性を得ることと、通信周波数の可変制御とが双方ともに容易な小形アンテナを実現することができ、その動作も設計値通りに安定させることができる。
また、本発明の第1または第3の手段によれば、専用のバイアス線路も必要なくなるため、アンテナの放射パターン形状や美観などの劣化も未然に回避することができる。
For this reason, according to the first or third means of the present invention, it is possible to realize a small antenna in which both desired radiation characteristics and variable control of the communication frequency are easy, and the operation is also designed. It can be stabilized according to value.
In addition, according to the first or third means of the present invention, since a dedicated bias line is not required, it is possible to avoid deterioration of the radiation pattern shape and aesthetics of the antenna.

また、本発明の第2の手段によれば、上記のフォールデッドアンテナをダイポールアンテナとする際に、電流が最大となる位置に給電点を配置することができるので、アンテナのインピーダンス整合が最も取り易くなるとともに、最も感度のよいアンテナを構成することが可能になる。   Further, according to the second means of the present invention, when the folded antenna is a dipole antenna, the feeding point can be arranged at the position where the current is maximized, so that the impedance matching of the antenna is the best. It becomes easy, and it becomes possible to constitute the most sensitive antenna.

また、本発明の第4の手段によれば、上記の従ワイヤの作用に基づいた、伝送モード(差動モード)の電流の多重化によって、給電部を通る伝送モードの電流を更に増大させることができるので、更に感度の高いアンテナを構成することが可能となる。
また、本発明の第5の手段によれば、上記の各バラクタダイオードに常時均一に電圧を印加することができるとともに、その直流電流による電力消費を効果的に抑制することができる。
Further, according to the fourth means of the present invention, the current in the transmission mode passing through the power feeding section is further increased by multiplexing the current in the transmission mode (differential mode) based on the action of the slave wire. Therefore, it is possible to configure an antenna with higher sensitivity.
Further, according to the fifth means of the present invention, it is possible to apply a voltage to each of the above varactor diodes uniformly at all times, and to effectively suppress power consumption due to the direct current.

また、本発明の第6の手段によれば、小さい静電容量の変化に対して、アンテナの共振周波数を広範囲に調整することができる。また、同時に、静電容量の変化に対するインピーダンスの変化を十分に小さく抑えることができるので、これによって、効果的に反射損失を抑えることもできる。   According to the sixth means of the present invention, the resonance frequency of the antenna can be adjusted over a wide range with respect to a small change in capacitance. At the same time, since the change in impedance with respect to the change in capacitance can be suppressed to a sufficiently small value, it is possible to effectively suppress reflection loss.

また、本発明の第7の手段によれば、給電点からみたアンテナのインピーダンスが高くなるので、小形アンテナを構成した場合にも、給電点における反射損失を少なくすることができる。また、特に、本発明の第8の手段によれば、一般の定格の同軸ケーブルなどとの整合性をも極めて良好にすることができる。   Further, according to the seventh means of the present invention, since the impedance of the antenna viewed from the feeding point is increased, even when a small antenna is configured, the reflection loss at the feeding point can be reduced. In particular, according to the eighth means of the present invention, the compatibility with a general rated coaxial cable or the like can be extremely improved.

また、本発明の第9の手段によれば、アンテナの占有領域を任意形状に変形したり、アンテナの占有領域の全長を効果的に短くしたりすることができる。このため、本発明の第9の手段によれば、当該アンテナの搭載性を柔軟に最適化することができる。
また、この折り返し回数は、1回から3回程度が妥当である。この回数を更に増やしても、折り畳み部分における、共振方向に垂直な方向の電流成分は、アンテナの共振作用に有効に寄与しないので、この回数をそれ以上に多くしても、アンテナを真っ直ぐに広げた時の線路長がその分余計に長くなってしまうだけで、効果的に小形化に寄与させることは難しくなる。
According to the ninth means of the present invention, the occupied area of the antenna can be transformed into an arbitrary shape, or the entire length of the occupied area of the antenna can be effectively shortened. For this reason, according to the ninth means of the present invention, the mountability of the antenna can be flexibly optimized.
In addition, it is appropriate that the number of turns is about 1 to 3 times. Even if this number is further increased, the current component in the direction perpendicular to the resonance direction in the folded portion does not contribute to the resonance effect of the antenna effectively, so even if this number is increased further, the antenna is straightened. However, it is difficult to effectively contribute to miniaturization simply by increasing the length of the line at that time.

また、本発明の第10の手段によれば、並列に接続された両フィルタの作用に基づいて、直流電流と高周波信号とを十分に少ない損失で良好に分離することができる。このため、その直流電流を可変制御する上記の可変電圧手段によって、上記のバラクタダイオードの容量値を自在に可変制御することができるとともに、目的の高周波信号に対するアンテナの感度を高く確保することができる。   Further, according to the tenth means of the present invention, the direct current and the high frequency signal can be satisfactorily separated with sufficiently small loss based on the action of both filters connected in parallel. Therefore, the variable voltage means for variably controlling the DC current can variably control the capacitance value of the varactor diode and can ensure high sensitivity of the antenna with respect to the target high-frequency signal. .

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples.
However, the embodiments of the present invention are not limited to the following examples.

(実施例1)
図1−Aは、本実施例1のフォールデッドダイポールアンテナA1の回路図である。当該アンテナA1の動作周波数は200MHz付近とし、その空中線路部分が占める矩形領域の寸法は、左右方向(x軸方向)を332mmとし上下方向(y軸方向)を30mmとした。
アンテナA1を構成する主ワイヤは、ワイヤ2aとワイヤ2bから成り、その間(即ち、該主ワイヤの中央部)には給電部1が設けられている。2点一組の給電点(1a,1b)から成るこの給電部1の一点1aと端点Aを結ぶワイヤ2aは、直角の屈曲部を6箇所有する。同様に、給電部1の他方1bと端点Bを結ぶワイヤ2bも直角の屈曲部を6箇所有する。
(Example 1)
FIG. 1A is a circuit diagram of a folded dipole antenna A1 according to the first embodiment. The operating frequency of the antenna A1 was about 200 MHz, and the dimensions of the rectangular area occupied by the aerial line portion were 332 mm in the left-right direction (x-axis direction) and 30 mm in the vertical direction (y-axis direction).
The main wire constituting the antenna A1 is composed of a wire 2a and a wire 2b, and a power feeding unit 1 is provided between them (that is, in the central portion of the main wire). The wire 2a that connects the point 1a and the end point A of the power feeding unit 1 composed of a pair of two power feeding points (1a, 1b) has six right-angled bent portions. Similarly, the wire 2b connecting the other end 1b of the power feeding unit 1 and the end point B also has six right-angled bent portions.

また、端点A′を右端とし端点B′を左端とするワイヤ3は、アンテナA1の従ワイヤを構成しており、その各部は、これと対を成す主ワイヤ(ワイヤ2a,2b)に沿ってこれらに略平行に配設されている。即ち、ワイヤ2a、2baは、それぞれワイヤ3と略平行に配置されている。当該アンテナA1の左右両端の各折り返し部分を構成する各ワイヤによって、点Aと点A′、並びに点Bと点B′は、それぞれ互いに接続されている。   Further, the wire 3 having the end point A ′ as the right end and the end point B ′ as the left end constitutes a slave wire of the antenna A1, and each part thereof is along the main wire (wires 2a, 2b) paired therewith. They are arranged substantially parallel to these. That is, the wires 2a and 2ba are arranged substantially parallel to the wire 3, respectively. The points A and A ′, and the points B and B ′ are connected to each other by wires constituting the folded portions at the left and right ends of the antenna A1, respectively.

これらの構成に基づき、即ち、上記の様に屈曲部を設けたことによって、始めx軸方向に左右延ばして平行に配置されていた主ワイヤと従ワイヤとの対は、左右両側とも図面上側に、左右対称にそれぞれ2回折り畳まれている。
即ち、このアンテナA1は、給電部1の反対側(即ち図面上方)において、従ワイヤ3が主ワイヤ(2a,2b)に包囲されつつ内側に畳み込まれる様にして、左右両端の各折り返し部分(ワイヤAA′とワイヤBB′)を各給電点(1a,1b)の位置まで折り畳み、更に同様に、給電部1の反対側においてそのアンテナの両翼端を再度内側に給電部1の位置まで折り畳んだものである。
なお、ワイヤ2a、2b、およびワイヤ3上には、給電部1からx軸方向の距離が等しい合計4箇所に、可変容量ユニット4がそれぞれ装荷されている。また、ワイヤ2aと2bは同一半径であるが、主ワイヤ(2a、2b)と従ワイヤ3の半径の比は1:4に設定されている。
Based on these configurations, that is, by providing the bent portion as described above, the pair of the primary wire and the secondary wire that were initially extended in the x-axis direction in parallel and arranged in parallel on both the left and right sides is on the upper side of the drawing. They are folded twice symmetrically.
That is, the antenna A1 is configured such that, on the opposite side (that is, the upper side of the drawing) of the power feeding unit 1, the secondary wire 3 is folded inward while being surrounded by the main wires (2a, 2b). (Wire AA 'and Wire BB') are folded to the position of each feeding point (1a, 1b), and similarly, on the opposite side of feeding part 1, both wing tips of the antenna are folded again to the feeding part 1 position. It is a thing.
On the wires 2a, 2b, and the wire 3, variable capacity units 4 are loaded at a total of four locations where the distance in the x-axis direction from the power feeding unit 1 is equal. The wires 2a and 2b have the same radius, but the ratio of the radii of the main wires (2a, 2b) and the sub wires 3 is set to 1: 4.

更に、バランス型のアンテナA1をアンバランス型の同軸線路に接続するために、バラン10を給電部に配置している。このバラン10の構成などについては、後から図1−Cを用いて詳しく説明する。
可変電圧手段EV は、0V〜20Vの直流電圧を任意に制御して出力するためのものであり、その負電極はシャーシアースに、正電極はチョークコイルLBTの一端にそれぞれ接続されている。また、このチョークコイルLBTの他端は、T分岐9に直接接続された接続端子8において容量CBTの一端に接続されており、この容量CBTの他端がRF出力端子tとなっている。
Further, in order to connect the balanced antenna A1 to the unbalanced coaxial line, the balun 10 is disposed in the power feeding portion. The configuration of the balun 10 will be described in detail later using FIG. 1-C.
Variable voltage means E V is for outputting the arbitrarily control the DC voltage of 0V~20V, in its negative electrode is chassis ground, the positive electrode is connected to one end of the choke coil L BT . The other end of the choke coil L BT is the connection terminal 8 connected directly to the T-junction 9 is connected to one end of the capacitor C BT, the other end of the capacitor C BT is a RF output terminal t Yes.

可変電圧手段EV によって給電されるバイアス電圧は、RF信号が流れる接続端子8に重畳して印加され、これによって直流電流が、ローパスフィルタ7、給電点1a、ワイヤ2a(主ワイヤの右部)、ワイヤAA′(右端の折り返し部)、ワイヤ3(従ワイヤ)、ワイヤB′B(左端の折り返し部)、ワイヤ2b(主ワイヤの左部)、給電点1b、及びインダクタ5を順次通って上記のシャーシアースに落ちる。
なお、上記のインダクタ5やチョークコイルLBTは、抵抗に代えてもよい。
Bias voltage supplied by the variable voltage means E V is applied superposed on the connection terminal 8 RF signal flows, whereby direct current, low pass filter 7, the feeding point 1a, the wire 2a (the right portion of the main wire) , Wire AA '(right end folded portion), wire 3 (secondary wire), wire B'B (left end folded portion), wire 2b (main wire left portion), feed point 1b, and inductor 5 sequentially Fall to chassis ground above.
The inductor 5 and the choke coil LBT may be replaced with resistors.

図1−Bに、上記の可変容量ユニット4の回路図を示す。本図からも分かる様に、これらの可変容量ユニット4は、バラクタダイオードDと抵抗Rを並列に接続したものである。ただし、バラクタダイオードDの向きは、接続端子8に接続する直流電源からの直流バイアスに対して逆向きに、即ち、逆バイアスが掛かる向きにそれぞれ配向する。また、この可変容量ユニット4は、図1−Aに示す様に左右対称に、給電部1の中央を通る中心線(y軸)からそれぞれ150mm離して配置した。   FIG. 1B shows a circuit diagram of the variable capacitance unit 4 described above. As can be seen from this figure, these variable capacitance units 4 are obtained by connecting a varactor diode D and a resistor R in parallel. However, the direction of the varactor diode D is oriented in the opposite direction to the DC bias from the DC power source connected to the connection terminal 8, that is, in the direction in which the reverse bias is applied. Further, the variable capacitance unit 4 was arranged 150 mm away from the center line (y axis) passing through the center of the power feeding unit 1 in a bilaterally symmetrical manner as shown in FIG.

これらの構成により、図1−Bに示す様に、直流電源(可変電圧手段EV )から給電される直流電流iの向きは常にバラクタダイオードDの向きと逆向きとなるが、ここで例えば、可変電圧手段EV の直流電圧を20Vとし、可変容量ユニット4の抵抗Rの抵抗値を1MΩとすると、アンテナA1のワイヤ上では、4つの可変容量ユニット4が直列接続されているので、上記の直流電流iは5μAになる。この電流は微小であるので、特にこの直流電流iによる消費電力が問題となることはない。また、この電流は微小であるが、各バラクタダイオードに印加される電圧を均等に維持するには十分な値である。
また、可変電圧手段EV の直流電圧を0V〜32Vの間で変化させると、個々のバラクタダイオードに対する直流電圧は0V〜8Vの間で変化し、この時、本実施例における個々のバラクタダイオードの各容量値は、13pF〜0.5pFの範囲内で変化する。
With these configurations, as shown in FIG. 1B, the direction of the DC current i fed from the DC power supply (variable voltage means E V ) is always opposite to the direction of the varactor diode D. Here, for example, the DC voltage of the variable voltage means E V and 20V, when the resistance value of the resistance R of the variable capacitance unit 4 and 1 M.OMEGA, on the wire of the antenna A1, since four of the variable capacitance unit 4 is connected in series, of the The direct current i is 5 μA. Since this current is very small, power consumption due to this direct current i does not become a problem. Although this current is very small, it is sufficient to maintain a uniform voltage applied to each varactor diode.
Also, changing the DC voltage of the variable voltage means E V between 0V~32V, the DC voltage to the individual varactor diodes changes between 0V~8V, at this time, the individual varactor diodes in this embodiment Each capacitance value varies within a range of 13 pF to 0.5 pF.

図1−Cに、上記のバラン10の回路図を示す。このバラン10は、ハイパスフィルタ6、ローパスフィルタ7及びT分岐9により構成されており、各入出力端子はそれぞれ、上述の接続端子8とアンテナの給電点1a、1bに接続されている。ハイパスフィルタ6は、コンデンサC1 ,C2 ,C3 の直列接続の各段間に、一端がアースされたコイルL4 ,L5 の各他端を接続したものである。また、ローパスフィルタ7は、コイルL1 ,L2 ,L3 の直列接続の各段間に、一端がアースされたコンデンサC4 ,C5 の各他端を接続したものである。これらのフィルタ6,7は、T分岐9を用いて並列に接続されている。なお、図1−C中の直流電流iは、図1−Bの直流電流iと同じ電流を示している。 FIG. 1C shows a circuit diagram of the balun 10 described above. The balun 10 includes a high-pass filter 6, a low-pass filter 7, and a T branch 9. Each input / output terminal is connected to the connection terminal 8 and the feeding points 1a and 1b of the antenna, respectively. The high-pass filter 6 is obtained by connecting the other ends of the coils L 4 and L 5 whose one ends are grounded between the stages of capacitors C 1 , C 2 and C 3 connected in series. The low-pass filter 7 is formed by connecting the other ends of the capacitors C 4 and C 5 whose one ends are grounded between the series-connected stages of the coils L 1 , L 2 and L 3 . These filters 6 and 7 are connected in parallel using a T-branch 9. Note that the DC current i in FIG. 1-C indicates the same current as the DC current i in FIG. 1-B.

そして、チョークコイル5を含めた、図1−Cに示すこれらの回路は、アンテナA1の給電部1よりも更に当該アンテナの根元側に配置される部分であるから、例えば当該アンテナA1を車両のフロントガラスなどに配設する際には、これらの回路は、見えない場所または視界に比較的入り難い領域に配設することが可能となる。   Since these circuits shown in FIG. 1-C including the choke coil 5 are portions further disposed on the base side of the antenna than the power feeding unit 1 of the antenna A1, for example, the antenna A1 is connected to the vehicle. When arranged on a windshield or the like, these circuits can be arranged in an invisible place or an area that is relatively difficult to enter.

以上の構成に従えば、特別なバイアス回路を使うことなく、各ワイヤに装荷したそれぞれの可変容量ユニット4に同じバイアス電圧を印加することができる。従って、本実施例1のアンテナA1においては、放射パターンを劣化させることなく、アンテナの共振周波数を自在に可変制御することができる。   According to the above configuration, the same bias voltage can be applied to each variable capacitance unit 4 loaded on each wire without using a special bias circuit. Therefore, in the antenna A1 according to the first embodiment, the resonance frequency of the antenna can be variably controlled without deteriorating the radiation pattern.

また、通常、フォールデッドダイポールアンテナを構成する際に、該アンテナ寸法を利用波長の半分に比べて格段に小さくすると、アンテナの入力インピーダンスは、数オームと非常に小さくなってしまうが、しかしながら、本実施例1のアンテナA1においては、主ワイヤ(ワイヤ2a、2b)と従ワイヤ(ワイヤ3)の径の比を1:4に設定しているため、入力インピーダンスは数十オームにまで高く引き上げられている。このため、当該アンテナA1は、十分に小形であるにも係わらず反射損失は小さい。   Also, normally, when configuring a folded dipole antenna, if the antenna size is made much smaller than half of the wavelength used, the input impedance of the antenna will be very small, a few ohms. In the antenna A1 according to the first embodiment, since the ratio of the diameters of the main wires (wires 2a and 2b) and the sub wires (wires 3) is set to 1: 4, the input impedance is raised to several tens of ohms. ing. For this reason, although the antenna A1 is sufficiently small, the reflection loss is small.

以下、上記のフォールデッドダイポールアンテナA1に係わる実験結果を例示的に引用しつつ、該アンテナの特性について更に詳しく説明する。
図2−Aに、同アンテナA1の各バラクタダイオードDの可変容量と共振周波数との関係を示す。このグラフから、バラクタダイオードDの容量値を変化させることにより、共振周波数が変化していることがわかる。
また、図2−Bに、同アンテナA1の可変容量とインピーダンスとの関係を示す。一般に、インピーダンスの変化が大きいと反射損失が大きくなってしまう共振周波数帯が生じ易いが、本図2−Bからも分かる様に、このアンテナA1では、可変容量ユニット4の容量値を大幅に変化させてもインピーダンスはあまり変化していない。したがって、このアンテナA1では、反射損失が特に大きくなってしまう共振周波数はない。
Hereinafter, the characteristics of the antenna will be described in more detail with reference to experimental results related to the folded dipole antenna A1.
FIG. 2-A shows the relationship between the variable capacitance of each varactor diode D of the antenna A1 and the resonance frequency. From this graph, it can be seen that the resonance frequency is changed by changing the capacitance value of the varactor diode D.
FIG. 2-B shows the relationship between the variable capacitance and impedance of the antenna A1. In general, if the change in impedance is large, a resonance frequency band in which the reflection loss is large is likely to be generated. However, as can be seen from FIG. 2-B, the antenna A1 greatly changes the capacitance value of the variable capacitance unit 4. The impedance does not change much even if it is made. Therefore, in this antenna A1, there is no resonance frequency at which the reflection loss becomes particularly large.

図3−A,−Bにそれぞれ、可変容量ユニット4の挿入位置を変化させたときの共振周波数と入力インピーダンスの変化を示す。×、○、および*は、バラクタダイオードDを、それぞれ、13pF、2.5pF、および、1.5pFに設定したときの値である。横軸は、前述の中心線からバラクタダイオードDまでの距離である。この図3−A,−Bより、中心からの距離が約14cm〜19cmの範囲に可変容量ユニット4を配設すれば、入力インピーダンスをあまり変化させずに、つまり反射損失を増加させずに、共振周波数を広範囲(約190MHz〜250MHz)に渡って可変制御できることが分かる。   FIGS. 3A and 3B show changes in the resonance frequency and the input impedance when the insertion position of the variable capacitance unit 4 is changed. X, o, and * are values when the varactor diode D is set to 13 pF, 2.5 pF, and 1.5 pF, respectively. The horizontal axis is the distance from the aforementioned center line to the varactor diode D. From FIG. 3A and FIG. 3B, if the variable capacitance unit 4 is disposed in a range of about 14 cm to 19 cm from the center, the input impedance is not changed so much, that is, the reflection loss is not increased. It can be seen that the resonance frequency can be variably controlled over a wide range (about 190 MHz to 250 MHz).

図4に、バラクタダイオードDの容量値を変化させたときの4例の各共振周波数とその近傍における定在波比を例示する。本グラフでは、実線が計算値であり、□、●、×、および○印がそれぞれ実測値を示している。このグラフより、当該アンテナの共振周波数は、少なくとも187MHzから230MHzにまで制御できることが分かる。また、定在波比も十分に小さい。ただし、本図4には4例しか例示されていないが、実際には、可変制御される共振周波数(即ち、下向きに鋭い凸形状を示すグラフの谷底最深部の周波数)は、少なくとも187MHzから230MHzの間において連続的に存在し、かつ、何れの共振周波数においても定在波比は2未満を示す。   FIG. 4 illustrates four examples of the resonance frequencies and the standing wave ratio in the vicinity thereof when the capacitance value of the varactor diode D is changed. In this graph, the solid line is the calculated value, and the □, ●, ×, and ○ marks indicate the measured values. From this graph, it can be seen that the resonance frequency of the antenna can be controlled from at least 187 MHz to 230 MHz. Also, the standing wave ratio is sufficiently small. However, although only four examples are illustrated in FIG. 4, in practice, the resonance frequency to be variably controlled (that is, the frequency at the deepest part of the valley bottom of the graph showing a sharp convex shape downward) is at least 187 MHz to 230 MHz. The standing wave ratio is less than 2 at any resonance frequency.

また、図5には、このアンテナA1の共振周波数を190MHzに調整した際のzx平面上における指向性を示す。このグラフより、理想的な8の字形の指向性が得られていることが分かる。
更に、図6に、該アンテナA1の各共振周波数と利得との関係を例示する。このグラフより、凡そ−3dBiの十分良好な利得が広範囲に渡って平均的に得られており、少なくとも187MHzから230MHzにおいて安定した動作が得られることが分かる。
FIG. 5 shows the directivity on the zx plane when the resonance frequency of the antenna A1 is adjusted to 190 MHz. From this graph, it can be seen that an ideal figure 8 directivity is obtained.
Further, FIG. 6 illustrates the relationship between each resonance frequency and gain of the antenna A1. From this graph, it can be seen that a sufficiently good gain of about −3 dBi is obtained on the average over a wide range, and that stable operation can be obtained at least from 187 MHz to 230 MHz.

以上に述べたように、本実施例1のアンテナA1では、専用のバイアス線路が用いられていないため、該構成によって、従来よりも放射パターンが大きく改善されている。また、従来よりも各段に小形であるにも係わらず、十分整合がとり易いフォールデッドダイポールアンテナを実現することができた。
したがって、例えば本実施例に基づいて、自動車のフロントガラスの上部などに当該アンテナA1を搭載すれば、ドライバの視界を妨げることなく自動車内で、例えば、近い将来開局が期待されているデジタルラジオなどの電波(188MHz〜192MHz)を非常に良好に受信することが可能となる。また、このアンテナA1の受信帯域(187MHz〜230MHz)は、そのデジタルラジオの周波数帯域よりも高い方に大きな余裕を残している。このため、当該アンテナA1では、その配設対象、配設位置、配向などの配設状態の変化や、或いは人体などの障害物の接近などに伴って生じる得る、共振周波数の低周波側へのシフト現象などにも、十分良好かつ柔軟に対応することができる。
As described above, in the antenna A1 according to the first embodiment, since a dedicated bias line is not used, the radiation pattern is greatly improved as compared with the conventional antenna. Moreover, despite the fact that each stage is smaller than the conventional one, a folded dipole antenna that can be easily matched can be realized.
Therefore, for example, based on this embodiment, if the antenna A1 is mounted on the top of a windshield of a car, for example, a digital radio that is expected to open in the near future in the car without obstructing the driver's field of view. Radio waves (188 MHz to 192 MHz) can be received very well. In addition, the reception band (187 MHz to 230 MHz) of the antenna A1 leaves a large margin on the higher side than the frequency band of the digital radio. For this reason, in the antenna A1, the resonance frequency to the low frequency side, which can be caused by a change in the arrangement state such as the arrangement target, arrangement position, orientation, or the approach of an obstacle such as a human body, etc. The shift phenomenon can be dealt with sufficiently well and flexibly.

図7−Aは、本実施例2のフォールデッドモノポールアンテナA2の回路図である。このアンテナA2は、実施例1のフォールデッドダイポールアンテナA1をモノポールのヘリカルアンテナに変形したものであり、図5のグラフと略同様の指向性を示すものである。また、本図中の実施例1に対応する箇所には、同一符号または「″」が付された同様の符号を用いて示した。回路DDの部分には、図7−Bに示す可変容量ユニット対DDが接続される。   FIG. 7A is a circuit diagram of a folded monopole antenna A2 according to the second embodiment. This antenna A2 is obtained by modifying the folded dipole antenna A1 of the first embodiment into a monopole helical antenna, and exhibits substantially the same directivity as the graph of FIG. Further, portions corresponding to the first embodiment in the figure are indicated by using the same reference numerals or the same reference numerals with “″”. A variable capacitance unit pair DD shown in FIG. 7-B is connected to the circuit DD.

更に詳しく説明すると、従ワイヤ3″の一端A′は、ワイヤAA′からなる当該アンテナA2の折り返し部分に接続されており、該従ワイヤ3″の他端は、導体からなる板状の接地板Gに接続されている。この接地板Gの中央には、円筒形の穴Hが形成されており、主ワイヤ2a″の一端を構成する給電点1a″は、その円筒形の一方の底面の中心に配置されている。ただし、この底面は、接地板Gの上面S上にある方の底面である。主ワイヤ2a″は、給電点1a″と端点Aとの間に螺旋状に配線されており、従ワイヤ3″もこれに沿って略一定間隔を維持する様に配線されている。
RF信号の入出力端子tは、容量CBTを介して給電点1a″に接続されており、入出力端子tが接続されていない容量CBTの他端には、チョークコイルLBTの一端が接続されている。この容量CBTとチョークコイルLBTは、図1−Aの容量CBTとチョークコイルLBTと同様に高周波(RF信号)と直流電流iとを分離するためのものであり、チョークコイルLBTの他端には可変電圧手段EV の正電極が接続されている。一方、可変電圧手段EV の負電極側は、抵抗rを介して接地板Gに接続されている。
More specifically, one end A ′ of the slave wire 3 ″ is connected to the folded portion of the antenna A2 made of the wire AA ′, and the other end of the slave wire 3 ″ is a plate-like ground plate made of a conductor. G is connected. A cylindrical hole H is formed in the center of the ground plate G, and the feeding point 1a ″ constituting one end of the main wire 2a ″ is arranged at the center of one bottom surface of the cylindrical shape. However, this bottom surface is the bottom surface on the upper surface S of the ground plate G. The main wire 2a ″ is spirally wired between the feeding point 1a ″ and the end point A, and the secondary wire 3 ″ is also wired so as to maintain a substantially constant interval along this.
Output terminal t of the RF signal is connected to the feeding point 1a "through capacitor C BT, to the other end of the capacitor C BT to output terminal t is not connected, one end of the choke coil L BT are connected. the capacitance C BT and the choke coil L BT is for separating the the DC current i RF Like the capacitor C BT and the choke coil L BT in FIG. 1-a (RF signal) and the other end of the choke coil L BT is connected to a positive electrode of the variable voltage means E V. Meanwhile, the negative electrode side of the variable voltage means E V is connected to the ground plane G through the resistor r .

略平行な主ワイヤ2a″と従ワイヤ3″との線路対は、螺旋状に巻かれつつx軸方向に延びている。なお、従ワイヤ3″の断面積は、主ワイヤ2a″の断面積の16倍に設定した。
図7−Bに、本実施例2の同アンテナA2の可変容量ユニット対DDの回路図を示す。この回路DDは、実施例1の可変容量ユニット4を互いに反対向きに配置したものであり、図7−Bの各接続点a,b,c,dがそれぞれ図7−Aの同一点a,b,c,dを示している。また、図7−Bの直流電流iは図7−Aに示した直流電流iと同じ電流である。即ち、本実施例2においても、バラクタダイオードDは、直流の逆バイアスが掛かる向きに配置する。各バラクタダイオードDの容量値は、本実施例2においても、先の実施例1と略同様に、可変電圧手段EV が出力する直流電圧の可変制御に基づいて自在に可変制御することができる。
この様な構成に従えば、アンテナを平面化することはできなくなるが、共振周波数を広範囲に渡って可変制御することができる所望のフォールデッドアンテナを更に小形化することが可能となる。
A pair of lines of the substantially parallel main wire 2a ″ and sub-wire 3 ″ extends in the x-axis direction while being spirally wound. The cross-sectional area of the secondary wire 3 ″ was set to 16 times the cross-sectional area of the main wire 2a ″.
FIG. 7B shows a circuit diagram of the variable capacitance unit pair DD of the antenna A2 of the second embodiment. In the circuit DD, the variable capacitance units 4 of the first embodiment are arranged in opposite directions, and the connection points a, b, c, and d in FIG. 7-B are the same points a and b in FIG. b, c, d are shown. Also, the direct current i in FIG. 7-B is the same current as the direct current i shown in FIG. 7-A. That is, also in the second embodiment, the varactor diode D is arranged in a direction in which a DC reverse bias is applied. The capacitance value of each varactor diode D, also in this second embodiment, substantially the same manner as Example 1 above, can be variably controlled freely on the basis of the variable control of a DC voltage the variable voltage means E V outputs .
According to such a configuration, the antenna cannot be planarized, but a desired folded antenna capable of variably controlling the resonance frequency over a wide range can be further miniaturized.

〔その他の変形例〕
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
[Other variations]
The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other modifications as exemplified below may be made. Even with such modifications and applications, the effects of the present invention can be obtained based on the functions of the present invention.

(変形例1)
例えば、上記の実施例1では、何れのワイヤ(2a,2b,3)にも、インダクタを挿入しなかったが、これらのワイヤには、例えばヘリカルコイルなどのインダクタを挿入してもよい。また、これらのワイヤの全長を全て、例えばへリカルコイルなどの任意のインダクタから構成してもよい。また、これらの事情は、フォールデッドモノポールアンテナを構成する場合にも同様である。
(Modification 1)
For example, in the first embodiment, no inductor is inserted into any of the wires (2a, 2b, 3), but an inductor such as a helical coil may be inserted into these wires. Moreover, you may comprise all the full length of these wires from arbitrary inductors, such as a helical coil, for example. These circumstances are the same when a folded monopole antenna is configured.

(変形例2)
また、上記の実施例1では、フォールデッドダイポールアンテナの構成を例示したが、このアンテナA1のワイヤの右側半分を用いて、実施例2と同様に面S上に接続すれば、上記の実施例2と同様に同調制御可能なフォールデッドモノポールアンテナを構成することができる。そして、この様な場合にも、本発明の作用・効果を得ることができる。
また、その様な変形例においても、各ワイヤの任意の部位にヘリカルコイルなどを挿入することができる。
(Modification 2)
In the first embodiment, the configuration of the folded dipole antenna is exemplified. However, if the right half of the wire of the antenna A1 is used and connected to the surface S in the same manner as in the second embodiment, the above-described embodiment. A folded monopole antenna that can be tuned in the same manner as in FIG. Even in such a case, the operation and effect of the present invention can be obtained.
Also in such a modification, a helical coil or the like can be inserted into an arbitrary part of each wire.

(変形例3)
また、上記の実施例1のフォールデッドダイポールアンテナA1(図1)では、主ワイヤと従ワイヤとを平行に配置したものを2段階折り畳んだ構造を示したが、空中線を折り畳む回数は任意でよく0回でも1回でもよい。また、主ワイヤに対して平行に配置される従ワイヤの本数は、複数にしてもよい。従ワイヤの本数を増やすことにより、給電部を通る伝送モード(差動モード)の電流を更に増大させることができる。
(Modification 3)
Further, in the folded dipole antenna A1 (FIG. 1) of the first embodiment, the structure in which the main wire and the sub wire are arranged in parallel is shown in two stages of folding. However, the number of times of folding the antenna line may be arbitrary. It may be 0 times or 1 time. Further, the number of sub wires arranged in parallel to the main wire may be plural. By increasing the number of sub wires, the current in the transmission mode (differential mode) passing through the power feeding unit can be further increased.

(変形例4)
また、ワイヤの垂直断面積は、必ずしも2通りに制限する必要はなく、3段階以上の変化を持たせてもよいし、連続的に変化させてもよい。したがって、例えば特に、アンテナの左右両端の各折り返し部分(例:ワイヤAA′やBB′の部分)やその近傍またはその周辺広範において、ワイヤの断面積を連続的かつ単調に変化させるなどの変形をそれぞれ行ってもよい。
(Modification 4)
Further, the vertical cross-sectional area of the wire is not necessarily limited to two types, and may be changed in three steps or more, or may be changed continuously. Therefore, for example, deformation such as changing the cross-sectional area of the wire continuously and monotonously in the folded portions (eg, the portions of the wires AA ′ and BB ′) at the left and right ends of the antenna, in the vicinity thereof, or in the vicinity thereof. Each may be done.

(変形例5)
また、上記の主及び従ワイヤは、例えば同軸ケーブルの外側のアース線路を構成する様な編み込まれたメッシュ形態の導体線路に代替しても、勿論、上記の実施例と同じ作用・効果を得ることができる。
(Modification 5)
In addition, the above-described main and secondary wires can be replaced with, for example, a woven mesh-shaped conductor line that constitutes the ground line outside the coaxial cable, and of course, the same operation and effect as the above-described embodiment can be obtained. be able to.

本発明は、例えば前述の様に、車載用のデジタルラジオの受信などに好適であるが、本発明は、それらの用途(利用周波数帯、搭載対象、配設領域、受信など)に、何ら限定して適用すべきものではなく、その他の任意の通信用途に利用することができるものである。   For example, as described above, the present invention is suitable for in-vehicle digital radio reception. However, the present invention is not limited to those uses (usage frequency band, mounting target, arrangement area, reception, etc.). The present invention should not be applied and can be used for any other communication purpose.

実施例1のフォールデッドダイポールアンテナA1の回路図Circuit diagram of folded dipole antenna A1 of the first embodiment 実施例1の同アンテナA1の可変容量ユニット4の回路図Circuit diagram of the variable capacitance unit 4 of the antenna A1 of the first embodiment. 実施例1の同アンテナA1のバラン10の回路図Circuit diagram of the balun 10 of the antenna A1 of the first embodiment 同アンテナA1の可変容量と共振周波数との関係を示すグラフA graph showing the relationship between the variable capacitance of the antenna A1 and the resonance frequency 同アンテナA1の可変容量とインピーダンスとの関係を示すグラフGraph showing the relationship between the variable capacitance and impedance of the antenna A1 バラクタダイオードDの位置と共振周波数との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the position of the varactor diode D and the resonance frequency バラクタダイオードDの位置とインピーダンスとの関係を示すグラフA graph showing the relationship between the position of the varactor diode D and the impedance 4つの共振周波数とその近傍における定在波比を例示するグラフA graph illustrating the standing wave ratio in the vicinity of four resonance frequencies アンテナA1のzx平面上における指向性を示すグラフThe graph which shows the directivity on zx plane of antenna A1 アンテナA1の各共振周波数と利得との関係を例示するグラフGraph illustrating the relationship between each resonance frequency and gain of antenna A1 実施例2のフォールデッドダイポールアンテナA2の回路図Circuit diagram of folded dipole antenna A2 of the second embodiment 実施例2の同アンテナA2の可変容量ユニット対DDの回路図Circuit diagram of variable capacitance unit pair DD of antenna A2 of the second embodiment

符号の説明Explanation of symbols

A1 : フォールデッドダイポールアンテナ
A2 : フォールデッドモノポールアンテナ
1 : 給電部
2a,2b : 主ワイヤ
3 : 従ワイヤ
4 : 可変容量ユニット
D : バラクタダイオード
R : 抵抗
V : 可変電圧手段
A1: Folded dipole antenna A2: Folded monopole antenna
1: Power supply unit 2a, 2b: Main wire
3: Secondary wire
4: Variable capacity unit
D: Varactor diode
R: Resistance
E V : Variable voltage means

Claims (10)

左右2点1組の給電点からなる1つの給電部を中央に有する1本の主ワイヤと、この主ワイヤに平行に配置されて左右各端部が前記主ワイヤの左右各端部にそれぞれ接続された従ワイヤとを有するフォールデッドダイポールアンテナにおいて、
2つの前記給電点の間の直流電圧を可変制御する可変電圧手段を有し、
前記主ワイヤは、
その左右各端部と前記給電部との間にそれぞれ可変容量ユニットを有し、
前記従ワイヤは、
各前記可変容量ユニットに対峙して並ぶ各対応部にそれぞれ他の可変容量ユニットを有し、
前記可変容量ユニットはそれぞれ、
バラクタダイオードと抵抗との並列接続で構成されており、
前記バラクタダイオードは、
前記可変電圧手段によって逆バイアスが印加される向きにそれぞれ接続されている
ことを特徴とするフォールデッドダイポールアンテナ。
One main wire having a single power supply portion consisting of a pair of power supply points on the left and right, and a left and right end connected to the left and right ends of the main wire, respectively. In a folded dipole antenna having a follower wire,
Variable voltage means for variably controlling the DC voltage between the two feeding points;
The main wire is
Each has a variable capacity unit between the left and right ends and the power supply unit,
The secondary wire is
Each of the corresponding parts arranged opposite to each of the variable capacity units has another variable capacity unit,
Each of the variable capacity units is
Consists of parallel connection of varactor diode and resistor,
The varactor diode is
The folded dipole antenna is connected in a direction in which a reverse bias is applied by the variable voltage means.
前記給電部を中心として左右対称形に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のフォールデッドダイポールアンテナ。
The folded dipole antenna according to claim 1, wherein the folded dipole antenna is formed symmetrically with respect to the feeding portion.
一端を給電点とする1本の主ワイヤと、この主ワイヤに平行に配置されて一端が前記主ワイヤの給電点でない一端に接続された従ワイヤとを有するフォールデッドモノポールアンテナにおいて、
前記給電点の直流電位を可変制御する可変電圧手段を有し、
前記主ワイヤは、
その途中に可変容量ユニットを有し、
前記従ワイヤは、
前記主ワイヤに接続されていない他端がアースされており、かつ、
前記可変容量ユニットに対峙して並ぶ対応部に他の可変容量ユニットを有し、
前記可変容量ユニットはそれぞれ、
バラクタダイオードと抵抗との並列接続で構成されており、
前記バラクタダイオードは、
前記可変電圧手段によって逆バイアスが印加される向きにそれぞれ接続されている
ことを特徴とするフォールデッドモノポールアンテナ。
In a folded monopole antenna having one main wire having one end as a feeding point, and a slave wire arranged in parallel to the main wire and having one end connected to one end that is not the feeding point of the main wire,
Variable voltage means for variably controlling the DC potential of the feeding point;
The main wire is
A variable capacity unit is in the middle,
The secondary wire is
The other end not connected to the main wire is grounded, and
Having another variable capacity unit in a corresponding part lined up against the variable capacity unit,
Each of the variable capacity units is
Consists of parallel connection of varactor diode and resistor,
The varactor diode is
A folded monopole antenna, which is connected in a direction in which a reverse bias is applied by the variable voltage means.
前記従ワイヤを複数本有する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のアンテナ。
The antenna according to any one of claims 1 to 3, comprising a plurality of the secondary wires.
前記抵抗の値は、
10kΩ以上、100MΩ以下である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のアンテナ。
The value of the resistance is
The antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein the antenna is 10 kΩ or more and 100 MΩ or less.
前記主ワイヤと前記従ワイヤとが接続された端部から前記給電点までの前記主ワイヤの長さをL/4とした時に、
前記バラクタダイオードはそれぞれ、
各ワイヤ上において、前記端部から7L/40以上、9L/40以下離れた位置に配設されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のアンテナ。
When the length of the main wire from the end where the main wire and the sub wire are connected to the feeding point is L / 4,
Each of the varactor diodes is
The antenna according to any one of claims 1 to 5, wherein the antenna is disposed on each wire at a position separated from the end by 7L / 40 or more and 9L / 40 or less.
前記主ワイヤの垂直断面積は、
前記従ワイヤの垂直断面積よりも小さい
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載のアンテナ。
The vertical cross-sectional area of the main wire is
The antenna according to any one of claims 1 to 6, wherein the antenna has a smaller vertical cross-sectional area than the secondary wire.
前記主ワイヤの直径は、
前記従ワイヤの直径の1/8以上、1/2以下である
ことを特徴とする請求項7に記載のアンテナ。
The diameter of the main wire is
8. The antenna according to claim 7, wherein the antenna has a diameter of 1/8 or more and 1/2 or less of the diameter of the secondary wire.
前記主ワイヤと前記従ワイヤはともに、任意回数折り畳まれている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載のアンテナ。
The antenna according to any one of claims 1 to 8, wherein both the main wire and the slave wire are folded an arbitrary number of times.
前記給電点に、
高周波電流と直流電流とを分離するバランを有し、
前記バランは、
ローパスフィルタとハイパスフィルタとを並列接続することによって構成されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載のアンテナ。
At the feeding point,
It has a balun that separates high-frequency current and direct current,
The balun is
The antenna according to any one of claims 1 to 9, wherein the antenna is configured by connecting a low-pass filter and a high-pass filter in parallel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9035717B2 (en) 2012-08-09 2015-05-19 Murata Manufacturing Co., Ltd. Balun transformer
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