JP2009124582A - Antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯端末等に内蔵される小型のアンテナに係り、特に広帯域特性を有するアンテナに関するものである。 The present invention relates to a small antenna built in a portable terminal or the like, and more particularly to an antenna having a broadband characteristic.
携帯電話等の端末機器の普及とその機能の高度化に伴って、端末機器に内蔵されるアンテナに対しても、より一層の小型化とともに、広い範囲の周波数に対応可能な広帯域特性を有するものが求められている。例えば、デジタルテレビ等が実装された端末では比帯域で約50%の広帯域特性が要求される。広帯域特性を有するアンテナとして、例えば特許文献1に記載されているものが知られている。
Along with the widespread use of terminal devices such as mobile phones and sophistication of their functions, the antennas built into the terminal devices have a wide band characteristic capable of supporting a wide range of frequencies as well as further miniaturization. Is required. For example, a terminal equipped with a digital television or the like is required to have a broadband characteristic of about 50% in a specific band. As an antenna having broadband characteristics, for example, an antenna described in
特許文献1に記載されているアンテナの斜視図を図6に示す。同図に示すアンテナ900は、直方体状の絶縁体からなる基体901の一方主面に接地電極902が形成され、他方主面には斜めに設けられたスリットs1を介して対向して配置された第1および第2の放射電極903、904が形成されている。
A perspective view of the antenna described in
第1の放射電極903は、スリットs1の一端に近接する端部が第1の接続電極905を介して接地電極902に接続され、第1の放射電極903の第1の接続電極905を接続した端部から離隔した端部にギャップg2を介して給電電極907が配置されている。また、第2の放射電極904は、スリットs1の一端から一定間隔離れた端部が第2の接続電極906を介して接地電極902に接続されている。
The first radiating
上記のように構成されたアンテナ900では、第1の放射電極903が給電電極907と容量結合することで共振し、第2の放射電極904が第1の接続電極905と第2の接続電極906との間の磁界結合を介して共振することができる。上記のような複共振が得られることで、アンテナ900は所定の周波数帯で広帯域化を図ることが可能となっている。
しかしながら、特許文献1に記載された従来のアンテナでは、以下のような課題があった。特許文献1のアンテナ900は複共振による広帯域化はある程度可能ではあるが、十分な広帯域化を実現するのは困難である。また、2つエレメントを同一平面上に配置しているので、素子の面積が大型化する傾向にある。広帯域化のために追加した素子分の大きさ(素子面積拡大)と得られる効果(帯域拡大)を考慮した場合、広帯域化の効果はそれほど大きくないといった問題があった。
However, the conventional antenna described in
そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、使用周波数帯において広い範囲の周波数帯で励振可能となるように広帯域化が図られたアンテナを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide an antenna having a wide band so that excitation can be performed in a wide frequency band in a use frequency band.
本発明のアンテナの第1の態様は、広帯域に対応可能なアンテナであって、給電点に接続される給電素子と、一端が接地点に接続されて少なくとも1つの折り返し部で180度折り返して平行に近接配置された放射導体と、を備え、前記放射導体と前記給電素子とが平行に近接配置され、前記放射導体の全長が前記給電素子の全長より長いことを特徴とする。 A first aspect of the antenna of the present invention is an antenna capable of supporting a wide band, and is parallel to a feed element connected to a feed point and one end connected to a ground point and folded at 180 degrees by at least one folded portion. The radiation conductor and the feed element are arranged in parallel and close to each other, and the total length of the radiation conductor is longer than the total length of the feed element.
本発明のアンテナの他の態様は、前記放射導体の長さは、所定の共振周波数に対応して決定されていることを特徴とする。 Another aspect of the antenna of the present invention is characterized in that the length of the radiation conductor is determined in accordance with a predetermined resonance frequency.
本発明のアンテナの他の態様は、前記放射導体は、全長の略半分の長さの位置で折り返されていることを特徴とする。 Another aspect of the antenna of the present invention is characterized in that the radiating conductor is folded at a position that is substantially half the total length.
本発明のアンテナの他の態様は、折り返された前記放射導体の各導体辺と前記給電素子とは、略等しい長さであることを特徴とする。 Another aspect of the antenna of the present invention is characterized in that each conductor side of the folded radiation conductor and the feeding element have substantially the same length.
本発明のアンテナの他の態様は、折り返された前記放射導体の各導体辺の間隔、及び前記導体辺の各々と前記給電素子との間隔が、すべて略等しくなるように配置されていることを特徴とする。 In another aspect of the antenna of the present invention, the distance between the conductor sides of the folded radiation conductor and the distance between each of the conductor sides and the feed element are all substantially equal. Features.
本発明によれば、使用周波数帯において広い範囲の周波数帯で使用可能となるように広帯域化が図られたアンテナを提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the antenna by which the broadband was achieved so that it could be used in the frequency band of a wide range in a use frequency band.
本発明の好ましい実施の形態におけるアンテナについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。 An antenna according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, about each structural part which has the same function, the same code | symbol is attached | subjected and shown for simplification of illustration and description.
本発明の実施の形態に係るアンテナを、図1を用いて詳細に説明する。図1(a)は、本実施形態のアンテナ100の模式図を示し、図1(b)は、図1(a)におけるA−A’面における断面図を示している。本実施形態のアンテナ100は、給電点101に接続された給電素子110と、接地点102に接続された放射導体120とを備えている。
An antenna according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1A shows a schematic diagram of the
図1(a)に示すように、放射導体120は、折り返し部123で180度折り返されて、第1の導体片121と第2の導体辺122とを形成している。第1の導体片121と第2の導体片122は、両者を近接させて相互に平行となるように配置されている。本実施形態では、第1の導体辺121と第2の導体辺122のそれぞれの長さが略等しくなるように折り返されている。
As shown in FIG. 1A, the
給電素子110は、第1の導体片121および第2の導体片122と平行に配置されており、両者との距離を短くして近接させている。給電素子110の長さは、放射導体120の長さ、すなわち第1の導体辺121と第2の導体辺122と折り返し部123のすべての長さを合計した長さよりも短くなるように構成される。
The
本実施形態では、給電素子110の長さが、第1の導体片121および第2の導体片122のそれぞれの長さと略等しくなるようにしている。これにより、放射導体120は給電素子110の2倍程度の長さを有することになる。放射導体120の長さは、所定の共振周波数に対応して決定されている。
In the present embodiment, the length of the
図1(b)に示す断面図では、放射導体120の第1の導体片121と第2の導体片122、および給電素子110のそれぞれの断面が示されており、それぞれの相対的な位置関係を示している。同図に示すように、本実施形態では第1の導体片121と第2の導体片122と給電素子110の三者間の距離が略等しくなるように配置されている。その距離は、場合にもよるが概ね使用中心周波数に対応する波長に対して100分の1波長以下とすることができる。
In the cross-sectional view shown in FIG. 1B, cross sections of the
上記のように構成された本実施形態のアンテナ100では、給電点101に接続された給電素子110が励振されると、放射素子120が給電素子110との電磁界結合により励振される。このとき、最も低い周波数領域では、放射導体120が共振し、それよりも周波数が高い領域では、給電素子110自体が共振し、さらに周波数が高い領域では、放射導体120上で高調波が励振される。
In the
通常、給電素子と無給電素子間に十分な距離が確保できる場合には正常に動作する構成であっても、近接配置した場合には、複数の共振モードが得られるものの、それぞれのモードの切り替わる周波数においては、素子間で電流を打ち消すモードが介在してしまう。そのため、一見広帯域と見える場合でも、そのモードが切り替わる周波数帯域内では極端に放射効率が低下する領域ができてしまう。しかし、本実施形態では周波数軸上で、各共振モードが連続的に変化するために、3つの共振を重ね合わせた非常に広帯域な共振特性が得られると同時に、各素子辺を近接して配置することが可能となる。 Normally, even when a sufficient distance can be ensured between the feeding element and the parasitic element, even if the structure operates normally, a plurality of resonance modes can be obtained when they are arranged close to each other, but each mode is switched. In the frequency, a mode for canceling the current is interposed between the elements. For this reason, even if it seems to be a wide band at first glance, a region where the radiation efficiency is extremely reduced is formed in the frequency band where the mode is switched. However, in this embodiment, since each resonance mode continuously changes on the frequency axis, a very wide band resonance characteristic obtained by superimposing three resonances can be obtained, and at the same time, the element sides are arranged close to each other. It becomes possible to do.
上記のようにして広帯域化された本実施形態のアンテナ100において、系のインピーダンス調整は、例えば近接配置された第1の導体辺121と第2の導体辺122と給電素子110の三者間の距離を調整することで行うことができる。また、給電点101と接地点102とを近接位置に配置することでも、系のインピーダンスを調整することが可能である。
In the
本実施形態のアンテナ100の広帯域特性を、図2を用いて説明する。図2は、周波数に対するアンテナ100のVSWR特性の一例を示している。本実施形態のアンテナ100では、低周波側における共振が1.0GHz帯(以下では第1の共振周波数帯とする)で得られるように放射導体120の長さが決定されている。すなわち、放射導体120の全長で生じる共振が、第1の共振周波数帯となるようにその全長が決定されている。また、この第1の共振周波数より低周波側ではVSWRが急激に大きくなっており、この低周波側ではアンテナ100が放射を行わない状態となっている。
The broadband characteristics of the
一方、高周波側では、放射導体120の高次モードである1.9GHz帯(以下では第2の共振周波数帯とする)で共振が得られている。そして、この高次モードの第2の共振周波数帯よりさらに高周波側ではVSWRが急激に大きくなっており、この高周波側でもアンテナ100が放射を行わない状態となっている。
On the other hand, on the high frequency side, resonance is obtained in a 1.9 GHz band (hereinafter referred to as a second resonance frequency band) which is a higher mode of the
上記の第1の共振周波数帯と第2の共振周波数帯との間では、放射導体120の共振を介して第1の共振周波数帯における共振から第2の共振周波数帯における共振へと連続的に遷移していく。その結果、第1の共振周波数帯と第2の共振周波数帯との間でも共振が得られ、好適なVSWR特性が得られている。
Between the first resonance frequency band and the second resonance frequency band, the resonance in the first resonance frequency band is continuously changed from the resonance in the first resonance frequency band through the resonance of the
また本実施形態のアンテナ100では、給電素子110と放射導体120の第1の導体辺121と第2の導体辺122の間隔を調整することにより、放射導体120における高次モードの共振周波数を変更できる。その結果、図2のVSWR特性を用いて説明したような広帯域特性が達成される。図2に示した実施例では、比帯域が約60%の広帯域特性が達成されている。
In the
本発明のアンテナの一実施例を図3に示す。本実施例のアンテナ200は、上記実施形態のアンテナ100と同様に、給電点201に接続された給電素子210と、接地点202に接続された放射導体220とを備えている。給電点201および接地点202から引き出された給電素子210および放射導体220は、地板203から所定の距離だけ離れた位置で地板203の端辺203aに平行となる方向に略90度折り曲げられている。
One embodiment of the antenna of the present invention is shown in FIG. Similar to the
放射導体220は、折り返し部223で180度折り返されて、第1の導体辺221と第2の導体辺222とを形成している。第1の導体辺221と第2の導体辺222は、それぞれの長さが略等しくなるように折り返されており、両者を近接させて相互に平行となるように配置されている。
The radiating
給電素子210は、第1の導体辺221および第2の導体辺222のそれぞれと略等しい長さに形成されており、第1の導体辺221および第2の導体辺222と平行に近接配置されている。放射導体220の長さは、所定の共振周波数に対応して決定されている。本実施例では、放射導体220の全長を46mmとすることによって、図2のような900MHzから2GHzまでの広帯域な共振周波数を実現することができた。
The
本実施例のアンテナ200では、給電素子210、第1の導体辺221、および第2の導体辺222の3本の導体間の距離を一定に保つために、図4に示すようなエレメント固定台230を用いている。エレメント固定台230は、中心部に給電素子210を固定し、その外周に放射導体220を固定している。本実施例では、給電素子210と放射導体220とで形成される断面(矢印B方向から見た断面)を1.2mm×1.2mmとしている。
In the
本実施例のアンテナ200でも、給電点201に接続された給電素子210が励振されると、放射素子220が給電素子210との電界結合および磁界結合により励振される。これにより、給電素子210と放射素子220との間で3つの共振が得られ、この3つの共振を重ね合わせた3重共振が容易に得られる。このような3重共振により、アンテナ200の広帯域特性が得られる。
Also in the
本発明のアンテナの別の実施例を図5に示す。本実施例のアンテナ300は、図示しない給電点に接続された給電素子310と、図示しない接地点に接続された放射導体320とを備えている。放射導体320は、折り返し部323で180度折り返されて、第1の導体辺321と第2の導体辺322とを形成している。第1の導体辺321と第2の導体辺322は、それぞれの長さが略等しくなるように折り返されており、両者を近接させて平行となるように配置されている。
Another embodiment of the antenna of the present invention is shown in FIG. The
本実施例では、給電素子310として同軸ケーブルの心線を用いている。すなわち、同軸ケーブの保護層および外導体を取り去り、その内部にある誘電体330およびその中心を貫通する心線を用いている。心線を給電素子310とし、誘電体330の外周に放射導体320を配置している。
In this embodiment, a core wire of a coaxial cable is used as the
本実施例のアンテナ300では、給電素子310、第1の導体辺321、および第2の導体辺322の3本の導体間の距離を等しくするために、アンテナ200で用いたエレメント固定台230に代えて、同軸ケーブルの誘電体330を用いている。これにより、給電素子310、第1の導体辺321、および第2の導体辺322の3本の導体間を平行にかつ距離を一定に保つことができる。
In the
上記説明のように、同軸ケーブルの心線310およびその外周の誘電体330を用い、誘電体330の外周に放射導体320を配置することで、広帯域なアンテナ300を容易に提供することができる。同軸ケーブルを加工して用いることで、給電素子310と放射導体320の各導体辺321、322間を平行にかつ距離を等しくすることが容易に実現できる。いずれにしても、アンテナの断面を小型化できるために、携帯電話等の小型通信機器において、筐体内の限られた隙間に配置するのに適した構成とできる。
As described above, by using the coaxial
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るアンテナの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるアンテナの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Note that the description in this embodiment mode shows an example of the antenna according to the present invention, and the present invention is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of the antenna in this embodiment can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
100、200,300、900 アンテナ 101、201 給電点
102、202 接地点
110、210、310 給電素子
120、220、320 放射導体
121、221、321 第1の導体辺
122、222、322 第2の導体辺
123、223、323 折り返し部
203 地板
230 エレメント固定台
330 誘電体
901 基体
902 接地電極
903 第1の放射電極
904 第2の放射電極
905 第1の接続電極
906 第2の接続電極
907 給電電極
100, 200, 300, 900
Claims (5)
給電点に接続される給電素子と、
一端が接地点に接続されて少なくとも1つの折り返し部で180度折り返して平行に近接配置された放射導体と、を備え、
前記放射導体と前記給電素子とが平行に近接配置され、前記放射導体の全長は前記給電素子の全長より長い
ことを特徴とするアンテナ。 An antenna capable of supporting a wide band,
A feed element connected to the feed point;
A radiation conductor having one end connected to a ground point and folded 180 degrees at at least one folded portion and arranged in parallel, and
The antenna, wherein the radiating conductor and the feeding element are arranged close to each other in parallel, and an overall length of the radiating conductor is longer than an entire length of the feeding element.
ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。 The antenna according to claim 1, wherein the length of the radiation conductor is determined in accordance with a predetermined resonance frequency.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ。 The antenna according to claim 1 or 2, wherein the radiating conductor is folded at a position that is approximately half the total length.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のアンテナ。 The antenna according to any one of claims 1 to 3, wherein each conductor side of the folded radiation conductor and the feed element have substantially equal lengths.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のアンテナ。
The distance between the conductor sides of the folded radiation conductor and the distance between each of the conductor sides and the power feeding element are all substantially equal to each other. The antenna according to claim 1.
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