JP2009055374A - Antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線LANなどのアンテナとして最適なアンテナに関するものである。 The present invention relates to an antenna that is optimal as an antenna for a wireless LAN or the like.
アンテナには、逆L,逆F,逆FL放射素子を備えたものがある。これらの放射素子の高さは低く抑えられている。 Some antennas have reverse L, reverse F, and reverse FL radiating elements. The height of these radiating elements is kept low.
アンテナの高さの低減化に関する技術は、例えば、特許文献1,2,3及び非特許文献1,2,3等に開示されている。
特許文献1に開示されたアンテナは、プリント基板上に、リアクタンス素子と、給電及び放射用直線状導体パターンとが搭載された構造のものである。特許文献2に開示されたアンテナは、グランド上に、周波数高域用放射導体と、低域用放射導体とを浮かせて配置した構造のものである。特許文献3に開示された板状アンテナは、逆L型アンテナと電磁界結合されており、無給電素子として動作している。
The antenna disclosed in
非特許文献1には、逆L型モノポールアンテナの基本形が開示されている。また、非特許文献2には、グランド板を利用した2周波数帯動作のアンテナが開示されている。また、非特許文献3には、グランド板を利用した1周波数帯動作のアンテナが開示されている。
Non-Patent
特許文献1に開示されたアンテナは、リアクタンス素子として、コイルなどを用いているため、高さを低く抑えるには限界がある。
Since the antenna disclosed in
特許文献2に開示されたアンテナは、周波数高域用放射導体と、低域用放射導体とを浮かせて配置した構造である。このため、これらの導体をグランド上に支持する必要があり、構造が複雑になるばかりでなく、高さ方向の寸法が増大するという課題がある。
The antenna disclosed in
特許文献3に開示されたアンテナは、無給電素子を用いているため、高さ方向での寸法が増大してしまうという課題がある。
Since the antenna disclosed in
非特許文献1には、グランド板が無限大のように記載されている。グランド板が無限の大きさであれば、小型化が要求されているモバイル端末の筐体や無線LANの筐体に組み込むことが不可能である。グランド板を有限構造に設定するには、逆L型アンテナとグランド板との関係を技術的に解析する必要がある。また、非特許文献1では、アンテナ特性を評価することを意図していないので、実用化のためには解決すべき課題が山積している。
非特許文献2に開示された2周波数帯動作のアンテナを検討すると、無給電構造を採用しているため構造が複雑となり、更に改良する余地が残されている。非特許文献3には、グランド板として正方形導体板を用いているが、モバイル端末に組込むには、更なる小型化が要求される。
Considering the antenna of the two frequency band operation disclosed in
本発明の目的は、モバイル端末や無線LANに適したアンテナを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an antenna suitable for a mobile terminal or a wireless LAN.
本アンテナは、ストリップ導体素子の途中を折り曲げた形状の放射素子と、長方形状のグランド板とを同一面に設置し、前記放射素子の長さを使用中心周波数において約λ/4(λ;中心波長)に設定し、前記放射素子と前記グランド板の短辺との間に給電点を位置させ、前記給電点を、前記グランド板の短辺の一端を基準として、短辺の長さの1/2付近と短辺の他端との間の範囲内に設置したことを特徴とするものである。 In this antenna, a radiating element having a bent shape in the middle of a strip conductor element and a rectangular ground plate are installed on the same plane, and the length of the radiating element is about λ / 4 (λ; Wavelength), a feeding point is positioned between the radiating element and the short side of the ground plate, and the feeding point is set to 1 of the length of the short side with respect to one end of the short side of the ground plate. / 2 and the other end of the short side are installed in the range.
本発明によって、モバイル端末や無線LANに適したアンテナを提供できる。 According to the present invention, an antenna suitable for a mobile terminal or a wireless LAN can be provided.
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の実施形態に係るアンテナにおいては、その基本的構成が、図1,図3及び図4に示すように、ストリップ導体素子の途中を折り曲げた形状の放射素子1と、長方形状のグランド板2とから成る。このとき、放射素子1とグランド板2とを同一面に設置している。
In the antenna according to the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1, 3 and 4, the basic configuration of the antenna is a
また、放射素子1を使用中心周波数において約λ/4(λ:中心波長)の長さに設定している。この場合、放射素子1の長さとは、線路の中央に沿って測った長さ(中心線路長)のことである。約λ/4とは、λ/4を中心にして、その近傍の値を含むことを意味している。
The radiating
グランド板2を長方形状である有限構造に設定する。給電点Fを、放射素子1とグランド板2の短辺2aとの間に位置づける。給電点Fは、グランド板2の短辺2aの一端(左端)を基準として、短辺2aの長さの1/2付近と短辺2aの他端(右端)との間の範囲にある。この場合、1/2付近とは、1/2を中心にして、その近傍の値を含むことを意味する。
The
本発明の実施形態では、放射素子1として、1周波数帯動作の角型C構造、或いは2周波数帯動作のF型構造のいずれかを用いている。2周波数帯動作のF型構造の放射素子1は、低域周波数帯と高域周波数帯とで動作する。
In the embodiment of the present invention, the
図1(a)に示す放射素子1においては、その一部がグランド板2の短辺2aと長辺2bとに沿って存在し、角型C構造となっている。図1(b)に示す放射素子1においては、その一部がグランド板2の長辺2bに沿って存在し、角型C構造となっている。
In the
図3及び図4に示す放射素子1においては、その一部がグランド板2の短辺2aと長辺2bとに沿って存在し、F型構造となっている。
In the
図1,図3及び図4に示す本発明の実施形態に係るアンテナを送信アンテナとして用いた場合の動作を説明する。 The operation when the antenna according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1, 3, and 4 is used as a transmission antenna will be described.
角型C構造放射素子1或いはF型構造放射素子1とグランド板2との間に給電を行うと、これらの放射素子1とグランド板2との間に電位差が生じ、放射素子1に電流が流れる。
When power is supplied between the square C-structure radiating
図1に示す角型C構造放射素子1では、1つの周波数帯において、電流が放射素子1の全体に流れる。図3及び図4に示すF型構造放射素子1では、異なる2つの周波数帯において、給電点Fを中心にして左右に異なる電流が分岐して流れる。その際、有限構造のグランド板2の効果により、電流が効率よく図1の角型C構造放射素子1、図3及び図4のF型構造放射素子1に流れる。
In the square C structure
電流が図1の角型C構造放射素子1に流れることにより、角型C構造放射素子1から1つの周波数帯にわたり電磁波が送信される。同様に、電流が図3及び図4のF型構造放射素子1に流れることにより、F型構造放射素子1から、異なる2つの周波数帯にわたり、電磁波が送信される。
When the current flows through the square C-structure radiating
次に、図1,図3及び図4に示す本発明の実施形態に係るアンテナを受信アンテナとして用いた場合の動作を説明する。 Next, the operation when the antenna according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1, 3, and 4 is used as a receiving antenna will be described.
受信波が図1の角型C構造放射素子1に到来すると、この受信波によって、電流が角型C構造放射素子1に流れる。同様に、受信波が図3及び図4のF型構造放射素子1に到来すると、電流が図3及び図4のF型構造放射素子1に流れる。受信の際、有限構造のグランド板2の効果により、電流が効率よく、図1の角型C構造放射素子1,図3及び図4のF型構造放射素子1に流れる。ただし、角型C構造放射素子1においては、電流が1つの周波数帯にわたり強く流れる。また、F型構造放射素子1においては、電流が2つの周波数帯にわたり強く流れる。
When the received wave arrives at the square C
以上のように本発明の実施形態においては、放射素子が使用中心周波数において約λ/4の長さを保持できるようにしてあり、グランド板の短辺の一端を基準として、給電点Fが短辺の長さの1/2付近と短辺の他端との間の範囲内に設置されているため、低い定在波比で動作できる。 As described above, in the embodiment of the present invention, the radiating element can maintain a length of about λ / 4 at the use center frequency, and the feed point F is short with respect to one end of the short side of the ground plate. Since it is installed in the range between about ½ of the side length and the other end of the short side, it can operate at a low standing wave ratio.
さらに、放射素子とグランド板とを同一面に設置しているため、アンテナ全体がカード型となり、グランド板上に回路素子を組み込むことが容易にできる。すなわち、本発明の実施形態のアンテンナは、小型化が求められるモバイル端末や無線LAN機器への搭載が容易である。 Further, since the radiating element and the ground plate are installed on the same surface, the entire antenna becomes a card type, and the circuit element can be easily incorporated on the ground plate. That is, the antenna of the embodiment of the present invention can be easily mounted on a mobile terminal or a wireless LAN device that is required to be downsized.
放射素子の一部がグランド板の短辺,長辺に沿って存在しているので、アンテナ占有面積を少なくできることも有利な点である。
(実施形態1)
Since a part of the radiating element exists along the short side and the long side of the ground plate, it is also advantageous that the area occupied by the antenna can be reduced.
(Embodiment 1)
次に、放射素子を、1つの周波数帯にわたって動作させる(これを1周波数帯動作とよぶ)実施形態1について説明する。
Next,
図1(a)では、1周波数帯動作の角型C構造放射素子を用いている。軸部1a(長さL1の部分)は、グランド板2の短辺2a(その長さはLx)の長さの1/2付近にあり、点Fから給電される。点Fを給電点と呼ぶ。角型C構造を構成するストリップ導体の一部1b(長さL2の部分)はグランド板2の短辺2aと長辺2b(その長さはLy)とに沿って存在している。給電点Fからストリップ導体(その幅をWとしている)の末端までの中心線路長は、使用中心周波数において、約λ/4の長さを持つ。
In FIG. 1A, a square C structure radiating element operating in one frequency band is used. Shank 1a (of the length L 1) in the
図1(b)も同様に1周波数帯動作の角型C構造放射素子1を用いている。ただし、軸部1aがグランド板2の短辺2aの右端にあり、点Fから給電される。角型C構造を構成するストリップ導体の一部1bがグランド板2の長辺2bに沿って存在している。
FIG. 1B similarly uses the square C-
以下において、実施形態1に係るアンテナの給電点Fの位置、及びグランド板2の有限構造について技術的に吟味する。
In the following, the position of the feeding point F of the antenna according to the first embodiment and the finite structure of the
地上デジタルテレビ放送の周波数帯が、470MHz〜770MHzの範囲に設定されているので、中心周波数を620MHz(このときの波長λは484mmであり、これを中心波長とよぶ)とした。そして、グランド板2の短辺2aの一端(図1での一端は左端)を基準として、給電点Fを移動するたびに、470MHz〜770MHzにわたり電圧定在波比(VSWR)値を測定した。このとき、その値が6以下であることを条件(基準条件)として給電点Fの位置の適否を吟味した。その際、給電点Fを図2(b)に示すグランド板2の短辺2aの一端(左端)に設定した従来の逆Lアンテナと比較した。図2(a)においては、横軸に周波数を取り、縦軸にVSWR値を取り、470MHz〜770MHzの周波数帯域を両矢印fL,fHで示している。
Since the frequency band of digital terrestrial television broadcasting is set in the range of 470 MHz to 770 MHz, the center frequency is set to 620 MHz (the wavelength λ at this time is 484 mm, which is called the center wavelength). The voltage standing wave ratio (VSWR) value was measured from 470 MHz to 770 MHz each time the feeding point F was moved with reference to one end of the
図1(a)においては、角型C構造放射素子1の軸部1aの長さをL1=0.05λ、ストリップ導体部1b、1cの長さを、それぞれL2=0.15λ、L3=0.10λ、ストリップ導体幅をW=0.02λに設定した。図1(b)においては、L1=0.05λ、L2=0.07λ、L3=0.20λ、W=0.02λとした。図2(b)に示す従来の逆Lアンテナにおいては、L1=0.05λ、L2=0.25λ、W=0.02λとした。これら図1(a)、図1(b)、及び図2(b)においては、L1が同じ長さとなっている。図1(a)、図1(b)においては、角型C構造放射素子1のストリップ導体の外周長(L1+L2+L3)が、それぞれ0.3λ、0.32λとなっているが、中心線路長でみると、使用中心周波数(620MHz)において約λ/4となっている。図2(b)においても、ストリップ導体中心線路長は約λ/4となっている。ただし、λは484mmを意味する。
In FIG. 1A, the length of the shaft portion 1a of the square C-
図1(a),図1(b),図2(b)においては、グランド板2を長方形状に形成し、その長辺2bの長さをLy=0.41λ、短辺2aの長さをLx=0.21λに設定し、グランド板2の外周長を2Ly+2Lx=1.24λに設定した。
In FIG. 1A, FIG. 1B, and FIG. 2B, the
比較対象とした図2(b)の場合、図2(a)において×を結んだ線が示すように、周波数が470MHz〜747MHzの範囲でVSWR値が6以下になっているが、しかし、747MHzを越えると、基準条件を満たさない。 In the case of FIG. 2B as a comparison object, the VSWR value is 6 or less in the frequency range of 470 MHz to 747 MHz as indicated by the line connecting x in FIG. If it exceeds, the standard condition is not satisfied.
図1(a)は、給電点Fの位置をグランド板2の短辺長Lxの1/2付近に設置した例である。図2(a)において、○を結んだ線が示すように、周波数が470MHz〜770MHzの範囲でVSWR値が6以下になっている。つまり、基準条件を満たしている。
1 (a) is an example in which installed near 1/2 of the short side length L x position of the
図1(b)は、給電点Fの位置をグランド板2の短辺の右端に設置した例である。図2(a)において、●を結んだ線が示すように、周波数が470MHz〜770MHzの範囲でVSWR値が6以下になっている。つまり、基準条件を満たしている。
FIG. 1B is an example in which the position of the feeding point F is installed at the right end of the short side of the
したがって、実施形態1に関する結論として、給電点Fを、図1(a),図1(b)に示すように、グランド板2の短辺2aの一端を基準として、短辺2aの長さの1/2付近(図1(a))と短辺2aの他端(右端:(図1(b))との間の範囲に設定すれば良い、ということが得られた。
Therefore, as a conclusion regarding the first embodiment, the feeding point F has a length of the
次に、給電点Fを、図1(b)に示すグランド板2の短辺2aの他端(右端)に設定し、グランド板2の外周長(2Lx+2Ly)を変化させた場合のVSWR値を調査し、グランド板2の外周長の範囲を特定した。
Next, the feeding point F is set to the other end (right end) of the
調査の結果、グランド板2の外周長が、1.18λ〜1.31λ(λ:中心波長)に設定するべきである、との結論を得た。
As a result of the investigation, it was concluded that the outer peripheral length of the
以上のように本発明の実施形態1によれば、上述した基本的構成による効果を得ることができるばかりでなく、グランド板2の短辺の一端を基準として、給電点Fを短辺の長さの1/2付近と短辺他端との間の範囲に設定することにより、地上デジタルテレビ放送を効率良く受信できる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, not only the effect of the basic configuration described above can be obtained, but also the feed point F is set to the short side length with respect to one end of the short side of the
さらに、グランド板の外周長を1.18λ〜1.31λの範囲で有限構造に設定しているため、本アンテナをモバイル端末の小型化された筐体内に容易に組み込むことができる。このとき、有限のグランド板の効果により、角型C構造放射素子へ効率よく電流を流すことができる。 Furthermore, since the outer peripheral length of the ground plate is set to a finite structure in the range of 1.18λ to 1.31λ, the antenna can be easily incorporated into a miniaturized casing of the mobile terminal. At this time, due to the effect of the finite ground plate, a current can be efficiently passed to the square C-structure radiation element.
なお、図1(a),図1(b)での角型C構造放射素子1をミアンダ化した構造として、アンテナを構成してもよい。
(実施形態2)
In addition, you may comprise an antenna as a structure which made the square C structure radiation |
(Embodiment 2)
次に、放射素子1を、無線LANに組み込むのに適した2周波数帯動作として構成した例を実施形態2として説明する。ここに、2周波数帯動作とは、異なる2つの周波数帯でアンテナを動作させることを意味する。
Next, an example in which the
図3では、2周波数帯動作のF型構造放射素子1を用いている。図3のF型構造放射素子1では、軸部1a(その長さはL1)がグランド板2の短辺2a(その長さはLx)の長さの1/2付近にあり、点Fから給電されている。点Fを給電点とよぶ。ストリップ導体(その幅をWとしている)の一部1bがグランド板2の短辺2aに沿って、更に導体の一部1c(その長さはL4)が長辺2b(その長さはLy)に沿って存在している。
In FIG. 3, the F-type
同様に、図4も2周波数帯動作のF型構造放射素子1を用いている。この場合、軸部1aがグランド板2の短辺2aの右端にあり、点Fから給電されている。点Fを給電点とよぶ。ストリップ導体の一部1bがグランド板2の短辺2aに沿って、更に導体の一部1cが長辺2bに沿って存在している。
Similarly, FIG. 4 also uses the F-type
実施形態2に係るアンテナにおいて、給電点Fの最適な位置について検討を加え、さらに、グランド板2の有限構造について技術的な吟味をした。
In the antenna according to the second embodiment, the optimum position of the feeding point F was examined, and further, the technical examination was performed on the finite structure of the
無線LANの周波数帯が、2.45GHzと5.2GHzとの2周波数帯として設定されているので、2.45GHz(このときの波長λLは122mmである)と5.2GHz(このときの波長λHは58mmである)を、それぞれの周波数帯の中心周波数とする。そして、グランド板2の短辺2aの一端(図の左端)を基準として、給電点Fを移動するたびに、VSWR値を測定した。このとき、その値が3以下であることを条件(2周波数条件)として給電点Fの位置の適否を検討した。図5においては、横軸に周波数を取り、縦軸にVSWR値を取っている。
Since the frequency band of the wireless LAN is set as two frequency bands of 2.45 GHz and 5.2 GHz, 2.45 GHz (the wavelength λ L at this time is 122 mm) and 5.2 GHz (the wavelength at this time) λ H is 58 mm) as the center frequency of each frequency band. The VSWR value was measured each time the feeding point F was moved with reference to one end (the left end in the figure) of the
図3において、2周波数帯動作に関する低域周波数帯及び高域周波数帯の両方で動作する軸部1aの長さをL1=5 mmとした。主として高域周波数帯で動作する導体の外周長をL1+L2=15mm、また、主として低域周波数帯で動作する導体の外周長をL1+L3+L4=30 mmとした。放射素子1のストリップ線幅をW=2mmに設定した。図4において、2周波数帯動作に関する低域周波数帯及び高域周波数帯の両方で動作する軸部1aの長さをL1=5 mmとした。主として高域周波数帯で動作する導体の外周長をL1+L2=15mm、また、主として低域周波数帯で動作する導体の外周長をL1+L3+L4=30 mmとした。放射素子1のストリップ線幅をW=2mmに設定した。外周長L1+L2、外周長L1+L3+L4は図3、図4とも同じになっている。低域中心周波数2.45GHzにおいて、外周長L1+L3+L4は約λL/4になっている。ただし、λL =122 mm。高域中心周波数5.2GHzにおいても、外周長L1+L2は約λH/4になっている。ただし、λH=58 mm。ストリップ幅Wが狭いので、中心線路長も二つの周波数帯において波長の約4分の1となっている。
In FIG. 3, the length of the shaft portion 1a operating in both the low frequency band and the high frequency band related to the two frequency band operation is L 1 = 5 mm. The outer peripheral length of the conductor operating mainly in the high frequency band is L 1 + L 2 = 15 mm, and the outer peripheral length of the conductor operating mainly in the low frequency band is L 1 + L 3 + L 4 = 30 mm. The strip line width of the radiating
図3及び図4においては、グランド板2を長方形状に形成し、その長辺2bの長さをLy=40mm、短辺2aの長さをLx=20 mmに設定し、グランド板2の外周長を2Ly+2Lx=120mmに設定した。そして、図3及び図4に示すように、給電点Fの位置をグランド板2の短辺2aに沿って変化させた。
3 and 4, the
図3では、給電点Fをグランド板2の短辺2aの長さの1/2付近に設定している。
In FIG. 3, the feeding point F is set near ½ of the length of the
図3では、図5において実線が示すように、2.45GHzの周りと、5.2GHzの周りとで、VSWR値が3以下になっている。すなわち、2周波数基準を満たし、無線LANで使用される2周波数帯域で動作していることが証明できた。 In FIG. 3, as indicated by a solid line in FIG. 5, the VSWR value is 3 or less around 2.45 GHz and around 5.2 GHz. In other words, it was proved that it was operating in the two frequency bands used in the wireless LAN, satisfying the two frequency standards.
図4では、図5において点線が示すように、2.45GHzの周りと、5.2GHzの周りとで、VSWR値が3以下になっている。すなわち、2周波数基準を満たし、無線LANで使用される2周波数帯域で動作していることが証明できた。 In FIG. 4, as indicated by a dotted line in FIG. 5, the VSWR value is 3 or less around 2.45 GHz and around 5.2 GHz. In other words, it was proved that it was operating in the two frequency bands used in the wireless LAN, satisfying the two frequency standards.
以上の検討結果から、給電点Fの範囲は、グランド板2の短辺2aの一端(図の左端)を基準として、短辺2aの長さの1/2付近と短辺2aの他端(図の右端)との間の範囲に設定すればよい、との結論を得た。
From the above examination results, the range of the feeding point F is in the vicinity of ½ of the length of the
次に、給電点Fを、図4に示すグランド板2の短辺2aの他端(図の右端)に設定し、グランド板2の外周長(2Ly+2Lx)を変化させた場合のVSWR値を調査し、グランド板2の外周長の範囲を特定した。
Next, the feed point F is set to the other end (right end in the figure) of the
調査の結果、低域周波数帯の中心波長をλL(λL=122mm)とした場合、グランド板2の外周長(2Lx+2Ly)を0.95λL〜1.05λLの範囲に設定すればよい、との結論を得た。
As a result of the investigation, when the center wavelength of the low frequency band is λ L (λ L = 122 mm), the outer peripheral length (2L x + 2L y ) of the
なお、本実施形態1および2では、それぞれ、地上デジタル受信および無線LANに適応したが、波長を変更するだけで、携帯電話などの他のモバイル端末に本実施形態1および2を適応させることもできる。 Although the first and second embodiments are adapted to terrestrial digital reception and wireless LAN, respectively, the first and second embodiments can be adapted to other mobile terminals such as mobile phones by changing the wavelength. it can.
本発明により、モバイル端末や無線LANなどに組み込むことが可能なアンテナを提供することができる。 According to the present invention, an antenna that can be incorporated into a mobile terminal, a wireless LAN, or the like can be provided.
1 放射素子(角型C構造放射素子,F型構造放射素子)
2 グランド板
F 給電点
1 Radiation element (square C-type radiation element, F-type radiation element)
2 Ground plate F Feeding point
Claims (5)
前記放射素子の長さを使用中心周波数において約λ/4(λ;中心波長)に設定し、
前記放射素子と前記グランド板の短辺との間に給電点を位置させ、
前記給電点を、前記グランド板の短辺の一端を基準として、短辺の長さの1/2付近と短辺の他端との間の範囲内に設置したことを特徴とするアンテナ。 A radiating element having a shape bent in the middle of a strip conductor element and a rectangular ground plate are installed on the same plane,
The length of the radiating element is set to about λ / 4 (λ: center wavelength) at the used center frequency
A feeding point is located between the radiating element and the short side of the ground plate;
The antenna according to claim 1, wherein the feeding point is installed within a range between about one half of the short side and the other end of the short side with respect to one end of the short side of the ground plate.
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- 2007-08-27 JP JP2007220336A patent/JP2009055374A/en not_active Withdrawn
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