JP2008288742A - フィードポイントの調整が可能な平面型アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】フィードポイントの調整が可能な平面型アンテナの提供。
【解決手段】本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナは、アース部品、主輻射面、主輻射面から分岐する分岐配線、及び輻射部品とアース部品が電気的に接続されたアースピンを包括する。アンテナ全体の寸法設計が完了後、バンド間隔の微調整が必要の場合は、同軸ケーブルが分岐配線に対するフィード位置の変換を利用することができ、平面型アンテナのバンド間隔を微調整し、アンテナをカットしないままの状態で、バンド間隔を微調整する効果を達成する。アースピンはアース部品の側辺から延長を開始し、迂回し延長させて、最後はアース部品の分岐配線に接近し、アース部品との間に比較的に大きなカップリング範囲を構成し、同時に同軸ケーブルも比較的に大きなフィード可能な位置を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は一種平面型アンテナに関するもので、特にフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナを指す。

アンテナの最も主要な機能は伝播する媒体中（通常は空気媒体）にある輻射的な電磁エネルギーと受発信機が送出する或いは受け取るエネルギーを転換することである。エネルギー転換の過程中、受発信機とアンテナ及びアンテナと伝播媒体との間にある不連続インターフェースが出現する。無線通信システム中、アンテナはこの二つのインターフェースの特性に基づき適切に設計され、受発信機、アンテナ及び伝播媒体の間に一つの連続的エネルギー伝送ルートを形成させねばならない。こうすることで発射機のエネルギーを発射アンテナにより伝播媒体中にスムーズに輻射することができる。また受信アンテナにより輻射電磁波のエネルギーを受信機側へ伝送する。

一般によく見られるアンテナには、双極アンテナ、ラセン型アンテナ、プレーナー逆Fアンテナ（Ｐｌａｎｅｒ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ Ｆ Ａｎｔｅｎｎａ，ＰＩＦＡ）、マイクロストリップ型アンテナ等が含まれる。その中で、ＰＩＦＡアンテナはセンサ、コンデンサを外付けしない状況下で、インピーダンス・マッチングの目的を達成することができ、比較的普及し応用されているアンテナの１つである。

ＰＩＦＡアンテナはその側面構造がアルファベットのFを倒立させた外観と同じであることから命名された。ＰＩＦＡアンテナの操作長さはわずか４分の１の操作波長である。しかもその構造中にすでにアース金属面を含み、モジュール中のアース金属面に対する感度を低下させることができるため、ブルートゥース・モジュールのデバイス中に用いられるのに非常に適する。もう一方で、ＰＩＦＡアンテナは金属導体を利用するだけで、適切なフィードに配合し、またアンテナをアース面の位置へ短絡するため、その製作コストが低く、しかも直接PCB回路板に溶接することができる。

一般的には、異なる環境に基づきバンド間隔を微調整するため、多くはアンテナ部品の寸法サイズを変えて達成する。ただ、アンテナ本体がすでに有するアンテナ性能に影響しないよう、また各部分の寸法サイズが勝手に変えられないため、調整できる幅には制限がある。ある状況下（例えば変化が複雑すぎる）では、寸法サイズを変えたとしても、実際のニーズを達成することは難しい。同時に微調整のテストをするため、毎回アンテナのある部分をカットしてから、再度ニーズを達成できたかテストしなければならず、ニーズを達成していないと、ニーズを達成するまで、カットを続けねばならない。そのため、以上に述べたやり方は確実で効果的であるが、通常、非常に時間とコストを費やし、最良の微調整手段ではない。

この微調整上の問題を解決するため、すでにアンテナの外観サイズを変えないで、同軸ケーブルのフィードポイントの変更だけで行う微調整作業が提出されていた。ただ、そのアンテナの構造中、輻射部品とアース部品が電気的に接続されたアースピンは、やはりアース部品の中央の所から輻射部品へ延長され、輻射部品とアース部品との間のカップリング範囲は制限を受け、さらには同軸ケーブルのフィード位置が制限されている。

本発明の主要目的はフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナを提供し、それは、同軸ケーブルが分岐配線に対するフィード位置の変更を利用することで、即、平面型アンテナのバンド間隔を微調整することができ、微調整作業をより簡便に行わせることである。

本発明の副次目的はフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナを提供し、そのアースピンがアース部品の側辺から延長を開始し、迂回して延長し、最後は、アース部品の分岐配線に接近し、アース部品との間に比較的大きなカップリング範囲を構成し、同時に同軸ケーブルも比較的大きなフィード可能な位置を有することである。

本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナはアース部品、輻射部品を包括し、主輻射面及び主輻射面から延長した分岐配線、及び輻射部品とアース部品が電気的に接続されたアースピンを含む。その分岐配線は主輻射面から延長し、折れ曲がってアース部品に接近し、また第一輻射配線及び第二輻射配線を含む。アンテナ全体の寸法設計が完成後、バンド間隔の微調整が必要な場合、同軸ケーブルの分岐配線に対するフィード位置の変更を利用することができる。そして平面型アンテナのバンド間隔を微調整し、アンテナをカットしない状況下で、バンド間隔を微調整する効果を達成する。

請求項１の発明は、同軸ケーブルを通して無線受発信回路と電気的に接続するフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナであり、当該平面型アンテナはアース部品、アースピン、輻射部品を含み、
該アースピンはアース部品の側辺から延長し、
該輻射部品は下記のものを含む：
主輻射面はアースピンから延長し、
一つ以上の分岐配線は主輻射面と電気的に接続され、その分岐配線はそのアース部品とそのアースピンに同時に近い第一輻射配線、及びそのアース部品とその主輻射面に同時に近い第二輻射配線を含み、
その内、その同軸ケーブルはその分岐配線上に接続され、信号をフィードし、且つその同軸ケーブルはその分岐配線のフィード位置に対する変化に従い、その平面型アンテナのバンド間隔を微調整することを特徴とするフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナとしている。
請求項２の発明は、当該アースピンが第一接続線と当該主輻射面とに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナとしている。
請求項３の発明は、当該分岐配線が第二接続線と当該主輻射面とを電気的に接続し、且つ第二接続線が主輻射面下段から内向きにその分岐配線へと延長し、当該分岐配線をそのアース部品に接近させることを特徴とする請求項１記載のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナとしている。
請求項４の発明は、当該アース部品とそのアースピンとの間が垂直或いは同一平面状態を呈することを特徴とする請求項１記載のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナとしている。
請求項５の発明は、当該第二接続線が折れ曲がった状態を呈し、当該第一輻射配線は高周波輻射配線とし、そして第二輻射配線は低周波輻射配線とすることを特徴とする請求項３記載のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナとしている。
請求項６の発明は、当該第二接続線が垂直状態を呈し、当該第一輻射配線は低周波輻射配線とし、そして第二輻射配線は高周波輻射配線とすることを特徴とする請求項３記載のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナとしている。
請求項７の発明は、当該第二接続線が折れ曲がった場所に近く、且つその第一輻射配線とその第二輻射配線との間の予定エリアを、その同軸ケーブルがその分岐配線に対しフィードするフィードエリアとすることを特徴とする請求項５記載のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナとしている。

本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナを提供し、それは、同軸ケーブルが分岐配線に対するフィード位置の変更を利用することで、即、平面型アンテナのバンド間隔を微調整することができ、微調整作業をより簡便に行わせることである。そのアースピンがアース部品の側辺から延長を開始し、迂回して延長し、最後は、アース部品の分岐配線に接近し、アース部品との間に比較的大きなカップリング範囲を構成し、同時に同軸ケーブルも比較的大きなフィード可能な位置を有することである。

図１〜図３は本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナの図である。図１或いは図２に示すように、本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナは主にプレート状のアース部品１０、アースピン１２、輻射部品１６から構成される。輻射部品１６は、アースピン１２から延長した主輻射面１６１、主輻射面１６１から延長した分岐配線１６２を包括し、その分岐配線１６２は一第一輻射配線１６２１、及び一第二輻射配線１６２２を含む。このうち、アースピン１２はアース部品１０と主輻射面１６１とに電気的に接続される。一同軸ケーブル（未表示）の一端は無線信号受発信回路と電気的に接続され、もう一端はその分岐配線１６２に接続されて信号フィード用とする。

アース部品１０とアースピン１２との間は、図１に示すように同一平面状態に設置することができ、また図２に示すように垂直状態を呈することもできる。

簡単に言うと、アンテナ全体の寸法設計を完成後、バンド間隔の微調整が必要な場合、同軸ケーブルの分岐配線１６２に対するフィード位置の変更を利用することができ、そして平面型アンテナのバンド間隔の微調整は、アンテナのカットを必要としない状況下で、バンド間隔の微調整の効果を達成する。

上記のアースピン１２はアース部品１０の側辺から外向きへ延長を開始し、また第一接続線１６３で主輻射面１６１に接続し、主輻射面１６１の下端が第二接続線１６４を内向きに折れ曲げて延長し、その分岐配線１６２を形成する。当該分岐配線１６２は同時にアース部品１０とアースピン１２に近い第一輻射配線１６２１、及びアース部品１０と主輻射面１６１に近い第二輻射配線１６２２を含む。且つ第一輻射配線１６２１は、アース部品１０と第一接続線１６３との間に位置し、このようにして第一輻射配線に良好なカップリング効果を起こさせる。当該第一輻射配線１６２１は高周波輻射配線とし、そして第二輻射配線１６２２は低周波輻射配線とする。迂回し延長して、分岐配線１６２を最後にアース部品１０に接近させ、そしてアース部品１０と比較的大きなカップリング範囲を構成し、同時に同軸ケーブルも比較的大きなフィード可能位置を有する。

本発明のアンテナ構造中、主輻射面１６１と分岐配線１６２との間は、第二接続線１６４で電気的に接続されている。第二接続線１６４は主に２種の形態を有し、つまり、図１或いは図２に示すような折れ曲がった状態、或いは図３に示すような垂直状態を呈する。図１或いは図２に示すように、当該同軸ケーブルは分岐配線１６２上の任意の一位置に接続し、信号をフィードすることができ、またそのフィード位置を変えることでアンテナのバンド間隔を微調整する。但し、好ましいフィードエリア１８は、第二接続線１６４付近の折れ曲がった場所であり、且つ第一輻射配線１６２１と第二輻射配線１６２２との間の予定エリアである。しかし、図１或いは図２に示す平面型アンテナと、図３に示す平面型アンテナとを比べると、同軸ケーブルの理想的なフィードが左偏りになる。これは図３に示す第一輻射配線１６２１と第二輻射配線１６２２の属性がちょうど相反し、即、第一輻射配線１６２１は低周波輻射配線、そして第二輻射配線１６２２は高周波輻射配線となる。

一般的に、同軸ケーブルのフィード位置の決定は、主に最低電圧定在波比（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）を探し出し、反射損失（Ｒｅｔｕｒｎ ｌｏｓｓ）を計算することである。そのため同軸ケーブルは、好ましいフィードエリア１８と第一輻射配線１６２１或いは第二輻射配線１６２２に対するフィード位置に従い、本発明の平面型アンテナのバンド間隔を便利且つスピーディに微調整することができる。特に注意すべきことは、同軸ケーブルのフィード位置を簡単に変えることで、微調整効果は寸法サイズの変更に相当する。そのためフィード位置の変更がもたらす微調整効果について再度述べることはしない。

図４〜図６は本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナの輻射場の図である。図４〜図６に示すように、それらは、本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナ中、好ましいフィードエリア１８に対しフィードし、またそれぞれ２．４５ＧＨｚ、５．２５ＧＨｚ、５．３５ＧＨｚの周波数下で操作し測定したそれぞれの輻射場図である。これらの輻射場図の表示により、本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナはアンテナが必要とする性能に確実に適合している。

図７は本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナの反射損失を示す図である。図３に示すように、図１〜図２に示すａ、ｂ、ｃの測定ポイントについて測定した時、フィードポイントがａ測定ポイント位置にある時、バンド間隔は２．４８２６８ＧＨｚ〜５．３８５０３ＧＨｚとなり、フィードポイントがｂ測定ポイント位置にある時、バンド間隔は２．５０５１７ＧＨｚ〜５．３６２５３ＧＨｚとなり、フィードポイントがｃ測定ポイント位置にある時、バンド間隔は２．５１６４２ＧＨｚ〜５．３５１２８ＧＨｚとなる。上記のａとｂの測定ポイント間隔は４ｍｍ、ｂとｃの測定ポイント間隔は４ｍｍである。そのため、フィードポイントが低周波輻射配線方向へ移動すると、高周波は低周波へと偏移し、低周波は高周波へと偏移する。そのためフィードポイント位置の変更により、アンテナのバンド間隔の微調整の効果を確実に達成することができる。

本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナの図である。 本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナの図である。 本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナの図である。 本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナの輻射場の図である。 本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナの輻射場の図である。 本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナの輻射場の図である。 本発明のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナの反射損失の図である。

符号の説明

１０ アース部品
１２ アースピン
１６３ 第一接続線
１６４ 第二接続線
１６ 輻射部品
１６１ 主輻射面
１６２ 分岐配線
１６２１ 第一輻射配線
１６２２ 第二輻射配線
１８ 好ましいフィードエリア

Claims (7)

1. 同軸ケーブルを通して無線受発信回路と電気的に接続するフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナであり、当該平面型アンテナはアース部品、アースピン、輻射部品を含み、
   該アースピンはアース部品の側辺から延長し、
   該輻射部品は下記のものを含む：
   主輻射面はアースピンから延長し、
   一つ以上の分岐配線は主輻射面と電気的に接続され、その分岐配線はそのアース部品とそのアースピンに同時に近い第一輻射配線、及びそのアース部品とその主輻射面に同時に近い第二輻射配線を含み、
   その内、その同軸ケーブルはその分岐配線上に接続され、信号をフィードし、且つその同軸ケーブルはその分岐配線のフィード位置に対する変化に従い、その平面型アンテナのバンド間隔を微調整することを特徴とするフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナ。
2. 当該アースピンが第一接続線と当該主輻射面とに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナ。
3. 当該分岐配線が第二接続線と当該主輻射面とを電気的に接続し、且つ第二接続線が主輻射面下段から内向きにその分岐配線へと延長し、当該分岐配線をそのアース部品に接近させることを特徴とする請求項１記載のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナ。
4. 当該アース部品とそのアースピンとの間が垂直或いは同一平面状態を呈することを特徴とする請求項１記載のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナ。
5. 当該第二接続線が折れ曲がった状態を呈し、当該第一輻射配線は高周波輻射配線とし、そして第二輻射配線は低周波輻射配線とすることを特徴とする請求項３記載のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナ。
6. 当該第二接続線が垂直状態を呈し、当該第一輻射配線は低周波輻射配線とし、そして第二輻射配線は高周波輻射配線とすることを特徴とする請求項３記載のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナ。
7. 当該第二接続線が折れ曲がった場所に近く、且つその第一輻射配線とその第二輻射配線との間の予定エリアを、その同軸ケーブルがその分岐配線に対しフィードするフィードエリアとすることを特徴とする請求項５記載のフィードポイントの調整が可能な平面型アンテナ。

Images