JP2008154194A - デュアルバンド式モノポールアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】２つの動作バンドを有すると同時に、小型化したデュアルバンド式モノポールアンテナを提供して、全体の機能及び製品の競争力を高めることを課題とする。
【解決手段】本発明に係るデュアルバンド式モノポールアンテナ２は、第一放射ユニット２１、第二放射ユニット２２、給電ユニット２３、アース２４及び導電ユニット２５を備え、少なくとも１個の湾曲部分２２１を有する第二放射ユニット２２は第一放射ユニット２１の第一端２１１に電気的に接続し、実質上第一放射ユニット２１と並列に設置される。第一放射ユニット２１の共振により第一バンドにおいて動作し、第一放射ユニット２１及び第二放射ユニット２２の共振により第二バンドにおいて動作することで、２つの動作バンドを得ることができ、全体の機能及び製品の応用性を高めることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、アンテナに関し、特にデュアルバンド式モノポールアンテナ(dual-band monopole antenna)に関する。

無線通信は電子製品に広く応用されていて、消費者のニーズに対応するため、現在多くの電子製品にはほとんど無線通信機能が備わっている。
無線通信システムにおいて、アンテナは電波エネルギーを発信及び受信する重要な素子であり、もしアンテナがないと、無線通信システムはデータを送信及び受信することができない。
このため、アンテナは無線通信にとって不可欠な存在である。

適切なアンテナを選ぶことは、組合わせる製品の外見に影響を与え、通信の質に大きく影響するだけでなく、製品コストを低くすることにもなる。
現在、各種応用製品において使用されているアンテナの設計方法及び材質は全く同じだとは言えない。
また、国によって使用するバンド（周波数帯域）も異なる。
このため、アンテナ設計の際には、様々な要素を考慮する必要がある。

図１を参照しながら説明する。
従来のモノバンド式モノポールアンテナ１は、第一放射ユニット１１、第二放射ユニット１２及び第三放射ユニット１３を備える。
第一放射ユニット１１、第二放射ユニット１２及び第三放射ユニット１３は、順に連結して設置され、さらに基板１５の上に設置される。
このうち、第二放射ユニット１２は連続した湾曲状で、第二放射ユニット１２の二端はそれぞれ第一放射ユニット１１及び第三放射ユニット１３に連結する。
また、モノバンド式モノポールアンテナ１はさらにアース１４を備え、第一放射ユニット１１と相対して接地部分１４１が設置され、第一放射ユニット１１には接地部分１４１に相対して給電部１１１が設置される。

モノバンド式モノポールアンテナ１において、第一放射ユニット１１、第二放射ユニット１２及び第三放射ユニット１３は周波数を生じて、１つのバンドにおいて共振する。
これは電気電子学会（Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE）802.11b/g規格の２．４ＧＨｚに適合する。

しかしながら、これは単一の動作バンドを有するに過ぎないため、その応用範囲が限られる。
また、第一放射ユニット１１、第二放射ユニット１２及び第三放射ユニット１３は、順に連結して設置されているため、モノバンド式モノポールアンテナ１を小型化するのは困難であり、現在のように電子製品の体積がますます小型化するという現状に対応することができないので、製品としての競争力に劣る。

したがって、本発明は、２つの動作バンドを有すると同時に、小型化したデュアルバンド式モノポールアンテナを提供して、全体の機能及び製品の競争力を高めることを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係るデュアルバンド式モノポールアンテナは、第一放射ユニット、第二放射ユニット、給電ユニット、アース及び導電ユニットを備える。
第一放射ユニットは第一端及び第一端の反対に設置される第二端を有する。
第二放射ユニットは第一放射ユニットの第一端に電気的に接続し、実質上第一放射ユニットと並列に設置される。
さらに、第二放射ユニットは少なくとも１個の湾曲部分を有する。
給電ユニットは第一放射ユニットの第二端に電気的に接続する。
アースは給電ユニットに対応して設置される。
導電ユニットは導電体及び接地導体を有する。
このうち、導電体は給電ユニットに電気的に接続し、接地導体はアースに電気的に接続する。

上述のように、本発明に係るデュアルバンド式モノポールアンテナは、第一放射ユニット及び第二放射ユニットが並列に設置される。
故に、従来の技術と比べ、アンテナの長さを縮小して小型化することが可能であり、製品の競争力を高めることができる。
また、デュアルバンド式モノポールアンテナは、第一放射ユニットの共振により第一バンドにおいて動作し、そして、第一放射ユニット及び第二放射ユニットの共振により第二バンドにおいて動作することで、２つの動作バンドを得ることができ、全体の機能及び製品の応用性を高めることを特徴とする。

本発明のデュアルバンド式モノポールアンテナは、第一放射ユニット及び第二放射ユニットが並列に設置されることにより、従来の技術と比べ、アンテナの長さを縮小して小型化することが可能であり、製品の競争力を高めることができる。
また、デュアルバンド式モノポールアンテナは、第一放射ユニットの共振により第一バンドにおいて動作し、そして、第一放射ユニット及び第二放射ユニットの共振により第二バンドにおいて動作することで、２つの動作バンドを得ることができ、全体の機能及び製品の応用性を高めることが可能である。

以下、図を参照しながら本発明のデュアルバンド式モノポールアンテナにおける好適な実施例について説明する。

図２を参照しながら説明する。
本発明の好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナ２は、第一放射ユニット２１及び第二放射ユニット２２を備える。
このうち、第一放射ユニット２１は両サイドに第一端２１１及び第二端２１２を有する。
第二放射ユニット２２は実質的には第一放射ユニット２１に並列に設置されている。
さらに、第二放射ユニット２２の一端は第一放射ユニット２１の第一端２１１に電気的に接続する。
また、第二放射ユニット２２は少なくとも１個の湾曲部分２２１を有し、ここでは複数の湾曲部分２２１を例にしている。
さらに、この湾曲部分２２１はジグザグ状、のこぎり状、ウェーブ状等で、ここでは特に限定しない。

また、デュアルバンド式モノポールアンテナ２は給電ユニット２３及びアース２４を有する。
このうち、給電ユニット２３は第一放射ユニット２１の第二端２１２に電気的に接続する。
さらに、給電ユニット２３は第二放射ユニット２２の他端に対応して設置され、アース２４は給電ユニット２３に対応して設置される。
ここでは、アース２４は四角い金属片を例にしているが、その形状は特に限定しない。
さらに、アース２４と第一放射ユニット２１の第二端２１２の間には隙間Ｄを有する。

図３を参照しながら説明する。
デュアルバンド式モノポールアンテナ２はさらに基板２６を備え、第一放射ユニット２１、第二放射ユニット２２及び給電ユニット２３は基板２６上に設置される。
このうち、基板２６は例えばプリント回路板である。

また、本実施例におけるデュアルバンド式モノポールアンテナ２は、ノートパソコン、移動式通信装置、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の携帯式電子デバイス内に設置することも可能である。
当然、PCMCIA（Personal Computer Memory Card International Association）インターフェースのＰＣカード、あるいは、ＣＦ（Compact Flash（登録商標））インターフェースカードを有するその他のアンテナを必要とする電子デバイスに応用することも可能である。
本実施例において、デュアルバンド式モノポールアンテナ２は給電ユニット２３の穴２３１を介してＰＣカードあるいはインターフェースカードに設置する。

また、デュアルバンド式モノポールアンテナ２はさらに導電ユニット２５を備え、例えば、同軸ケーブルであるがこの限りではない。
導電ユニット２５は導電体２５１及び接地導体２５２を有する。
このうち、導電体２５１は給電ユニット２３に電気的に接続し、接地導体２５２はアース２４に電気的に接続する。
また、導電ユニット２５はさらに第一絶縁層２５３及び第二絶縁層２５４を有し、このうち、第一絶縁層２５３は導電体２５１と接地導体２５２の間に設置されて両者の間の電気信号を隔離する。
そして、第二絶縁層２５４は導電ユニット２５の最も外側の層に設置されて絶縁及び保護作用をする。

本実施例において、第二放射ユニット２２の辺の長さは第一放射ユニット２１の辺の長さの値より大きい。
ここでは、第二放射ユニット２２の辺の長さはその湾曲部分２２１の経路の長さを含む。
デュアルバンド式モノポールアンテナ２において、第一放射ユニット２１は第一バンドにおいて動作し、さらに、第一放射ユニット２１の長さは実質的に第一バンドの波長の四分の一である。
ここで、第一バンドの周波数のバンド幅は約１．７５ＧＨｚから２．２ＧＨｚの間である。
また、第一放射ユニット２１及び第二放射ユニット２２は、第二バンドにおいて動作し、さらに第一放射ユニット２１及び第二放射ユニット２２の長さの和（経路の長さの和）は実質的に第二バンドの波長の二分の一である。
ここで、第二バンドのバンド幅は約８２０ＭＨｚから９６０ＭＨｚの間である。

アンテナの動作バンドとそのサイズには相関関係があり、サイズは必要に応じて調整が可能である。
例えば、各バンドの共振経路の長さが動作バンドの波長の四分の一あるいは二分の一であるという原則に基づいてアンテナのサイズを調整する。
言い換えれば、アンテナのサイズが変わると、その動作バンドもそれに伴って変わることを意味する。
その逆もまた然りである。

図４を参照しながら説明する。
このうち、縦軸はリターンロス(Return loss)を表し、横軸は周波数を表す。
一般的に、業者はリターンロスに関しては−６ｄＢより低いことを要求原則としている。
本発明の好適な実施例におけるデュアルバンド式モノポールアンテナ２では、それぞれ１．７５ＧＨｚから２．２ＧＨｚの間及び８２０ＭＨｚから９６０ＭＨｚの間で動作することがわかる。

図５Ａから図９Ｂを参照しながら説明する。
これらは本実施例におけるデュアルバンド式モノポールアンテナ２の第一バンドの放射場の型を示した測定結果の図である。
このうち、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ及び図９Ａは、その順に、デュアルバンド式モノポールアンテナ２が１．７５ＧＨｚ、１．８６ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ、２．１４ＧＨｚ及び２．１７ＧＨｚにおいて動作した時のＥ−Ｐｌａｎｅ放射場の型を示した測定結果の図である。
図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂ及び図９Ｂは、その順にデュアルバンド式モノポールアンテナ２が１．７５ＧＨｚ、１．８６ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ、２．１４ＧＨｚ及び２．１７ＧＨｚにおいて動作した時のＨ−Ｐｌａｎｅ放射場の型を示した測定結果の図である。

また、図１０から図１３は本実施例におけるデュアルバンド式モノポールアンテナ２が、第二バンドにおいて動作した時の放射場の型を示した測定結果の図である。
例えば、図１０に示すように、細線、太線及び点線によって構成された曲線は、それぞれデュアルバンド式モノポールアンテナ２が８２４ＭＨｚ（細線）、８３６ＭＨｚ（太線）及び８４９ＭＨｚ（点線）において動作した時の放射場の型を示した測定結果の図を表している。
同様に、図１１に示すように、細線、太線及び点線によって構成された曲線は、それぞれデュアルバンド式モノポールアンテナ２が８６９ＭＨｚ（細線）、８８０ＭＨｚ（太線）及び８８１ＭＨｚ（点線）において動作した時の放射場の型を示した測定結果の図を表している。
そして、図１２に示すように、細線、太線及び点線によって構成された曲線は、それぞれデュアルバンド式モノポールアンテナ２が８９４ＭＨｚ（細線）、９００ＭＨｚ（太線）及び９１５ＭＨｚ（点線）において動作した時の放射場の型を示した測定結果の図を表している。
さらに、図１３に示すように、細線、太線及び点線によって構成された曲線は、それぞれデュアルバンド式モノポールアンテナ２が９２５ＭＨｚ（細線）、９４０ＭＨｚ（太線）及び９６０ＭＨｚ（点線）において動作した時の放射場の型を示した測定結果の図を表している。

上述のように、本発明のデュアルバンド式モノポールアンテナは、第一放射ユニット及び第二放射ユニットが並列に設置される。
故に、従来の技術と比べ、アンテナの長さを縮小して小型化することが可能であり、製品の競争力を高めることができる。
また、デュアルバンド式モノポールアンテナは、第一放射ユニットの共振により第一バンドにおいて動作し、そして、第一放射ユニット及び第二放射ユニットの共振により第二バンドにおいて動作することで、２つの動作バンドを得ることができ、全体の機能及び製品の応用性を高めることを特徴とする。

以上、本発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても、本発明に含まれる。

従来のモノバンド式モノポールアンテナを示した図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナを示した図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナを基板に設置した状態を示した図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナのリターンロス（Return Loss）の測定図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナが１．７５ＧＨｚにおいて動作した時のＥ−Ｐｌａｎｅでの放射場の型を示す図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナが１．７５ＧＨｚにおいて動作した時のＨ−Ｐｌａｎｅでの放射場の型を示す図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナが１．８６ＧＨｚにおいて動作した時のＥ−Ｐｌａｎｅでの放射場の型を示す図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナが１．８６ＧＨｚにおいて動作した時のＨ−Ｐｌａｎｅでの放射場の型を示す図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナが１．９８ＧＨｚにおいて動作した時のＥ−Ｐｌａｎｅでの放射場の型を示す図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナが１．９８ＧＨｚにおいて動作した時のＨ−Ｐｌａｎｅでの放射場の型を示す図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナが２．１４ＧＨｚにおいて動作した時のＥ−Ｐｌａｎｅでの放射場の型を示す図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナが２．１４ＧＨｚにおいて動作した時のＨ−Ｐｌａｎｅでの放射場の型を示す図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナが２．１７ＧＨｚにおいて動作した時のＥ−Ｐｌａｎｅでの放射場の型を示す図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナが２．１７ＧＨｚにおいて動作した時のＨ−Ｐｌａｎｅでの放射場の型を示す図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナが８２４ＭＨｚ、８３６ＭＨｚ及び８４９ＭＨｚにおいて動作した時の放射場の型を示す図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナが８６９ＭＨｚ、８８０ＭＨｚ及び８８１ＭＨｚにおいて動作した時の放射場の型を示す図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナが８９４ＭＨｚ、９００ＭＨｚ及び９１５ＭＨｚにおいて動作した時の放射場の型を示す図である。 本発明における好適な実施例のデュアルバンド式モノポールアンテナが９２５ＭＨｚ、９４０ＭＨｚ及び９６０ＭＨｚにおいて動作した時の放射場の型を示す図である。

符号の説明

１ モノバンド式モノポールアンテナ
１１、２１ 第一放射ユニット
１１１ 給電部
１２、２２ 第二放射ユニット
１３ 第三放射ユニット
１４、２４ アース
１４１ 接地部分
１５、２６ 基板
２ デュアルバンド式モノポールアンテナ
２１１ 第一端
２１２ 第二端
２２１ 湾曲部分
２３ 給電ユニット
２３１ 穴
２５ 導電ユニット
２５１ 導電体
２５２ 接地導体
２５３ 第一絶縁層
２５４ 第二絶縁層
Ｄ 隙間

Claims (13)

1. 第一端及び前記第一端の反対側に設置される第二端を有する第一放射ユニットと、
   前記第一放射ユニットの前記第一端に電気的に接続し、実質的に前記第一放射ユニットに並列に設置され、さらに、少なくとも１個の湾曲部分を有する第二放射ユニットと、
   前記第一放射ユニットの前記第二端に電気的に接続する給電ユニットと、
   前記給電ユニットに対応して設置されるアースと、
   導電体及び接地導体を有し、前記導電体は前記給電ユニットに電気的に接続し、前記接地導体は前記アースに電気的に接続する導電ユニットとを備える
   デュアルバンド式モノポールアンテナ。
2. 前記第二放射ユニットが複数の湾曲部分を有する時、前記湾曲部分はジグザグ状、のこぎり状、あるいは、ウェーブ状等であることを特徴とする
   請求項１に記載のデュアルバンド式モノポールアンテナ。
3. 前記第二放射ユニットの辺の長さは第一放射ユニットの辺の長さより長いことを特徴とする
   請求項１に記載のデュアルバンド式モノポールアンテナ。
4. 前記第一放射ユニットは第一バンドにおいて動作することを特徴とする
   請求項１に記載のデュアルバンド式モノポールアンテナ。
5. 第一放射ユニットの長さは実質的に第一バンドの波長の四分の一であることを特徴とする
   請求項４に記載のデュアルバンド式モノポールアンテナ。
6. 第一バンドの周波数のバンド幅は約１．７５ＧＨｚから２．２ＧＨｚの間であることを特徴とする
   請求項４に記載のデュアルバンド式モノポールアンテナ。
7. 第一放射ユニット及び第二放射ユニットは、第二バンドにおいて動作することを特徴とする
   請求項１に記載のデュアルバンド式モノポールアンテナ。
8. 第一放射ユニット及び第二放射ユニットの長さの和は実質的に第二バンドの波長の二分の一であることを特徴とする
   請求項７に記載のデュアルバンド式モノポールアンテナ。
9. 第二バンドのバンド幅は約８２０ＭＨｚから９６０ＭＨｚの間であることを特徴とする
   請求項７に記載のデュアルバンド式モノポールアンテナ。
10. 前記導電ユニットはさらに第一絶縁層及び第二絶縁層を有し、前記第一絶縁層は導電体と接地導体の間に設置され、前記第二絶縁層は前記導電ユニットの最も外側の層に設置されることを特徴とする
    請求項１に記載のデュアルバンド式モノポールアンテナ。
11. 前記導電ユニットは同軸ケーブルであることを特徴とする
    請求項１に記載のデュアルバンド式モノポールアンテナ。
12. さらに基板を備え、前記第一放射ユニット及び第二放射ユニットは前記基板上に設置されることを特徴とする
    請求項１に記載のデュアルバンド式モノポールアンテナ。
13. 前記給電ユニットはインターフェースカードに設置されることを特徴とする
    請求項１に記載のデュアルバンド式モノポールアンテナ。

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