JP2009153076A - Wireless lan antenna and radio communications apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は2.4/5GHz共用できる無線LAN用アンテナに関するものである。このアンテナを使用することにより、無線LAN(IEEE802.11a/b/g;非特許文献1参照)やBluetooth(非特許文献2参照)で使用する2.4GHz帯(2.4〜2.4835GHz)と5GHz(5.15〜5.875GHz)の2周波数帯域で無線信号を効率よく送受信することができる。 The present invention relates to a wireless LAN antenna that can be used with 2.4 / 5 GHz. By using this antenna, a 2.4 GHz band (2.4 to 2.4835 GHz) used in a wireless LAN (IEEE802.11a / b / g; see Non-Patent Document 1) or Bluetooth (see Non-Patent Document 2). And 5 GHz (5.15 to 5.875 GHz) can be transmitted and received efficiently in two frequency bands.
2.4/5GHzで使用できるアンテナは多く提案されている。半円型スロットアンテナに切り込みを入れた構造(非特許文献3参照)、板状逆Fアンテナ(Planar inverted-F antenna:以下、PIFAと記す。)になっているもの(非特許文献4,5参照)、メアンダ状ストリップをもつ放射アームを備えるダイポールアンテナ(非特許文献6参照)が挙げられる。
しかしながら、非特許文献3〜6に開示された従来技術には、次のような問題がある。
非特許文献3に開示された半円型スロットアンテナは、良好な入力特性を有するが、大きなグランドを必要とし、小型化が困難である。
非特許文献4,5に開示されたPIFAも、前記半円型スロットアンテナと同様に大きなグランド板を使用しており、放射パターンが両周波数帯域で大きく変化し、無指向性が崩れる。
非特許文献6に開示されたダイポールアンテナは、グランドを必要としないが、非常に長い放射アームを必要とし、寸法が大きくなる問題がある。
However, the conventional techniques disclosed in
The semicircular slot antenna disclosed in Non-Patent
The PIFAs disclosed in
Although the dipole antenna disclosed in Non-Patent
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、広帯域で整合する入力特性およびほぼ無指向性の放射特性が得られ、また平面構造で曲げることができ、無線通信装置の狭いスペースにも搭載可能な無線LAN用アンテナの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can obtain input characteristics that match in a wide band and almost non-directional radiation characteristics, can be bent with a planar structure, and can be mounted in a narrow space of a wireless communication device. An object is to provide a LAN antenna.
前記目的を達成するため、本発明は、グランドと、メアンダ状に屈曲しながら前記グランドのエッジと平行な方向に延びるメアンダ状アームと、前記グランドのエッジと平行に延び、その先端が折れ曲がって前記メアンダ状アームに接続する直線状アームとを有し、前記メアンダ状アームと前記直線状アームとからなる放射アーム全体で第1の周波数帯域の電波を放射するとともに、前記メアンダ状アームで第2の周波数帯域の電波を放射することを特徴とする無線LAN用アンテナを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a ground, a meandering arm extending in a direction parallel to the edge of the ground while being bent in a meander shape, and extending in parallel with the edge of the ground. A linear arm connected to the meander arm, and radiates radio waves in the first frequency band with the entire radiation arm composed of the meander arm and the linear arm, and the meander arm has a second arm. Provided is a wireless LAN antenna that radiates radio waves in a frequency band.
本発明の無線LAN用アンテナにおいて、前記無線LAN用アンテナが平面構造であり、かつ前記グランドと前記放射アームとを含む面積が30×18mm2以下であることが好ましい。 In the wireless LAN antenna of the present invention, it is preferable that the wireless LAN antenna has a planar structure, and an area including the ground and the radiation arm is 30 × 18 mm 2 or less.
本発明の無線LAN用アンテナにおいて、前記無線LAN用アンテナが金属膜又はFPCで構成され、可撓性を有するものであることが好ましい。 In the wireless LAN antenna of the present invention, it is preferable that the wireless LAN antenna is made of a metal film or FPC and has flexibility.
本発明の無線LAN用アンテナにおいて、前記直線状アームに、この直線状アームと平行に又は交差する方向で配置された給電用の同軸ケーブルが接続されたことが好ましい。 In the wireless LAN antenna of the present invention, it is preferable that a coaxial cable for power feeding arranged in a direction parallel to or intersecting with the linear arm is connected to the linear arm.
本発明の無線LAN用アンテナにおいて、システム特性インピーダンスを50Ωとしたとき、2.4〜2.4835GHzと4.9〜5.9GHzとの両方の周波数帯域でVSWRが2以下になる入力特性を有することが好ましい。 The wireless LAN antenna according to the present invention has an input characteristic in which VSWR is 2 or less in both frequency bands of 2.4 to 2.4835 GHz and 4.9 to 5.9 GHz when the system characteristic impedance is 50Ω. It is preferable.
本発明の無線LAN用アンテナにおいて、システム特性インピーダンスが50Ωとしたとき、2.4GHzでVSWRが2以下になる帯域幅が4.5%以上、5GHzで同帯域幅が26%以上になる入力特性を有することが好ましい。 In the wireless LAN antenna of the present invention, when the system characteristic impedance is 50 Ω, the bandwidth at which the VSWR is 2 or less at 2.4 GHz is 4.5% or more, and the input characteristic at which the bandwidth is 26% or more at 5 GHz. It is preferable to have.
本発明の無線LAN用アンテナにおいて、任意の水平面において、2.4GHz帯で指向性指標ndが0.3以下であり、かつ5GHz帯で0.9以下である指向性を有することが好ましい。 In the wireless LAN antenna of the present invention, it is preferable that the directivity index nd is 0.3 or less in the 2.4 GHz band and 0.9 or less in the 5 GHz band in an arbitrary horizontal plane.
また本発明は、前述した本発明に係る無線LAN用アンテナを備えたことを特徴とする無線通信装置を提供する。 The present invention also provides a wireless communication device comprising the wireless LAN antenna according to the present invention described above.
本発明の無線通信装置において、平面形状の無線LAN用アンテナを無線通信装置の平面部分に取り付けたことが好ましい。 In the wireless communication apparatus of the present invention, it is preferable that a planar wireless LAN antenna is attached to a planar portion of the wireless communication apparatus.
本発明の無線通信装置において、無線LAN用アンテナをL字状またはU字状に変形させ、または無線通信装置のアンテナ設置位置の形状に合わせて変形させて無線通信装置に取り付けることもできる。 In the wireless communication device of the present invention, the wireless LAN antenna may be deformed into an L shape or a U shape, or may be deformed according to the shape of the antenna installation position of the wireless communication device and attached to the wireless communication device.
本発明の無線通信装置は、パーソナルコンピュータ、カーナビゲータ、携帯電話機、携帯ゲーム機からなる群から選択される1種であることが好ましい。 The wireless communication device of the present invention is preferably one type selected from the group consisting of a personal computer, a car navigator, a mobile phone, and a portable game machine.
本発明の無線LAN用アンテナは、グランドと、メアンダ状アームと、前記グランドのエッジと平行に延び、その先端が折れ曲がって前記メアンダ状アームに接続する直線状アームとを有し、前記メアンダ状アームと前記直線状アームとからなる放射アーム全体で第1の周波数帯域の電波を放射するとともに、前記メアンダ状アームで第2の周波数帯域の電波を放射する構成としたので、無線LAN(IEEE802.11a/b/g)やBluetoothで使用する2.4GHz帯(2.4〜2.4835GHz)と5GHz(5.15〜5.875GHz)の2周波数帯域で無線信号を効率よく送受信することができる。
本発明の無線LAN用アンテナは、直線状アームとそれと交差する方向に設けられたメアンダ状アームとを組み合わせることにより、広帯域で整合する入力特性およびほぼ無指向性の放射特性を実現することができる。
また、本発明の無線LAN用アンテナは、平面構造であり、金属膜やFPC等で作れば、容易に変形させることができ、アンテナを無線通信装置の狭いスペースに搭載することが可能となる。
The wireless LAN antenna according to the present invention includes a ground, a meander arm, and a straight arm that extends in parallel with the edge of the ground and has a tip bent and connected to the meander arm. And the linear arm radiate the first frequency band of the radio wave and the meander arm radiate the second frequency band of the radio LAN (IEEE802.11a). / B / g) and 2.4 GHz band (2.4 to 2.4835 GHz) and 5 GHz (5.15 to 5.875 GHz) used in Bluetooth can efficiently transmit and receive radio signals.
The wireless LAN antenna of the present invention can realize a wide-band matching input characteristic and a substantially omnidirectional radiation characteristic by combining a linear arm and a meandering arm provided in a direction crossing the linear arm. .
Further, the wireless LAN antenna of the present invention has a planar structure and can be easily deformed if it is made of a metal film, FPC, or the like, and the antenna can be mounted in a narrow space of the wireless communication device.
本発明の無線通信装置は、前述した通り、広帯域で整合する入力特性およびほぼ無指向性の放射特性が得られ、また平面構造で曲げることができ、無線通信装置の狭いスペースにも搭載可能な無線LAN用アンテナを備えたものなので、従来技術のアンテナを搭載した場合と比べてアンテナを小型化でき、装置のサイズをより小型化、薄型化することができる。 As described above, the wireless communication apparatus of the present invention can obtain input characteristics that match in a wide band and almost non-directional radiation characteristics, can be bent in a planar structure, and can be mounted in a narrow space of the wireless communication apparatus. Since the wireless LAN antenna is provided, the antenna can be miniaturized and the size of the apparatus can be further reduced and made thinner as compared with the case where the antenna of the prior art is mounted.
まず、複数帯域使用を実現するため、放射素子をメアンダにしたアンテナについて、以下の参考例に基づいて詳しく説明する。 First, in order to realize use of a plurality of bands, an antenna having a radiating element as a meander will be described in detail based on the following reference example.
図1は、参考例1のアンテナ構造を示す平面図である。この参考例1のアンテナは、グランド1と、その一端に接続された放射アーム2とを有し、この放射アーム2は、グランド1の一端からエッジに沿って延び、一回折り曲げた後、そのまま水平に延ばした形状になっている。グランド1と放射アーム2との境界部には、ショートピン3及び給電点4が設けられる。このアンテナの各部寸法a〜eは、a=18mm、b=17mm、c=8mm、d=2mm、e=31mmとなっている。
FIG. 1 is a plan view showing an antenna structure of Reference Example 1. FIG. The antenna of Reference Example 1 has a
この参考例1のアンテナの放射入力特性は、第1の周波数帯域(2.4〜2.4835GHz)で整合が取れるように放射アーム2の長さを調節している。また、アンテナの給電点4とショートピン3の位置やグランド1は、アンテナが小型のものとなるように、前記寸法a〜eのように形成している。この参考例1のアンテナのように、放射アーム2を折り曲げた後、そのまま延ばした構造では、放射アーム2が大きくなってしまう欠点がある。
The length of the
この参考例1のアンテナで得られた入力特性を表す電圧定在波比(VSWR:Voltage Standing Wave Ratio)を図2に示す。ただし、システムの特性インピーダンスは、50Ωとする(以下、特にインピーダンスを記していない場合は本例と同じとする。)。図2に示す通り、このアンテナにおいてVSWR≦2となる帯域は、2.32〜2.44GHz(帯域幅BWは5.0%)と4.97〜5.69GHz(帯域幅BWは13.5%)である。ここで、帯域幅BWは、次式(1)で定義するものである: FIG. 2 shows a voltage standing wave ratio (VSWR) representing the input characteristics obtained with the antenna of the first reference example. However, the characteristic impedance of the system is 50Ω (hereinafter, this is the same as this example unless otherwise indicated). As shown in FIG. 2, in this antenna, the bands where VSWR ≦ 2 are 2.32 to 2.44 GHz (bandwidth BW is 5.0%) and 4.97 to 5.69 GHz (bandwidth BW is 13.5). %). Here, the bandwidth BW is defined by the following equation (1):
ただし、fl、fhはそれぞれ帯域における最小と最大周波数である。
このように、参考例1の構造では、第2の周波数帯域(IEEE802.11を余裕でカバーできる4.9〜5.9GHz)を全てカバーすることができない。
Here, f l and f h are the minimum and maximum frequencies in the band, respectively.
As described above, the structure of the reference example 1 cannot cover all the second frequency band (4.9 to 5.9 GHz capable of covering IEEE 802.11 with a margin).
図4と図5は、参考例1のアンテナにおいて、それぞれ第1と第2の周波数帯域の中心周波数である2.45GHzと5.4GHzにおけるxy面の放射パターンを表す。なお、図4及び図5の放射パターンは、図3に示す極座標を用いて作られたものである(以下の放射パターンを示す図についても同様である。)。この種のアンテナにおいては、xy面で無指向性が望ましいので、アンテナの指向性は、次式(2)によって定義される指向性指標ndを用いて評価する: 4 and 5 show the radiation patterns on the xy plane at the center frequencies of the first and second frequency bands, 2.45 GHz and 5.4 GHz, in the antenna of Reference Example 1, respectively. 4 and 5 are created using the polar coordinates shown in FIG. 3 (the same applies to the following diagrams showing the radiation patterns). In this type of antenna, the omnidirectional xy plane is desired, the directivity of the antenna is assessed using a directional indicator n d defined by the following equation (2):
ただし、GmaxとGminは、全フィールド(図中のEtotal)に関する利得の最大値と最小値であり、単位は真値を用いるものとする。値が大きければ、放射特性が歪んでいることを示し、nd=0は無指向性を表す。
2.45GHzでは、Gmin=−0.76dBi、Gmax=1.92dBi、nd=0.60、
5.40GHzでは、Gmin=−2.04dBi、Gmax=3.30dBi、nd=1.10。
However, G max and G min are the maximum and minimum values of the gain for all fields (E total in the figure), and the unit is a true value. A large value indicates that the radiation characteristic is distorted, and n d = 0 represents omnidirectionality.
At 2.45 GHz, G min = −0.76 dBi, G max = 1.92 dBi, n d = 0.60,
At 5.40 GHz, G min = −2.04 dBi, G max = 3.30 dBi, n d = 1.10.
図6は、参考例2のアンテナを示す平面図である。この参考例2のアンテナは、グランド1と、その一端に接続された放射アーム2とを有し、この放射アーム2は、グランド1の一端からエッジに沿って延び、一度折り曲げて延ばした後、もう一度垂直に延ばした形状になっている。グランド1と放射アーム2との境界部には、ショートピン3及び給電点4が設けられる。このアンテナの各部寸法a〜eは、a=18mm、b=17mm、c=8mm、d=2mm、e=12mmとなっている。
6 is a plan view showing an antenna of Reference Example 2. FIG. The antenna of the reference example 2 has a
この参考例2のアンテナの放射入力特性は、第1の周波数帯域で整合が取れるように放射アームの長さを調整している。また、アンテナの給電点4とショートピン3の位置やグランド1は、アンテナが小型のものとなるように、前記寸法a〜eのように形成している。この参考例2のアンテナは、放射アーム2が上に延びている分、アンテナの設置スペースが大きくなってしまう欠点がある。
The length of the radiation arm is adjusted so that the radiation input characteristic of the antenna of the reference example 2 can be matched in the first frequency band. Further, the position of the
この参考例2のアンテナで得られたVSWRを図7に示す。図7に示す通り、VSWR≦2となる帯域は、2.30〜2.42GHz(BW=5.1%)と4.88〜5.50GHz(BW=11.9%)である。このように、参考例2の構造では、第2の周波数帯域を全てカバーすることができない。 FIG. 7 shows the VSWR obtained with the antenna of Reference Example 2. As shown in FIG. 7, the bands where VSWR ≦ 2 are 2.30 to 2.42 GHz (BW = 5.1%) and 4.88 to 5.50 GHz (BW = 11.9%). Thus, the structure of the reference example 2 cannot cover the entire second frequency band.
図8と図9は、参考例2のアンテナにおいて、それぞれ第1と第2の周波数帯域の中心周波数である2.45GHzと5.4GHzにおけるxy面の放射パターンを表す。
2.45GHzでは、Gmin=0.97dBi、Gmax=2.11dBi、nd=0.26、
5.40GHzでは、Gmin=−2.02dBi、Gmax=1.92dBi、nd=0.85。
FIGS. 8 and 9 show radiation patterns on the xy plane at the center frequencies of the first and second frequency bands, 2.45 GHz and 5.4 GHz, in the antenna of Reference Example 2, respectively.
At 2.45 GHz, G min = 0.97 dBi, G max = 2.11 dBi, n d = 0.26,
At 5.40 GHz, G min = −2.02 dBi, G max = 1.92 dBi, n d = 0.85.
アンテナを小型化にする構造として、図10に示す参考例3のアンテナのように、放射アーム2をメアンダ状に形成することが挙げられる。この参考例3のアンテナの放射入力特性は、第1の周波数帯域で整合が取れるように放射アーム2の長さを調整している。また、アンテナの給電点4、ショートピン3やグランド1は、アンテナが小型となるように、各部の寸法a〜fを、a=18mm、b=17mm、c=8mm、d=2mm、f=3mmと設定している。
As a structure for miniaturizing the antenna, the
この参考例3のアンテナで得られたVSWRを図11に示す。図11に示す通り、VSWR≦2となる帯域は、2.28〜2.42GHz(BW=6.0%)と4.48〜4.66GHz(BW=3.9%)であり、第2周波数帯域の帯域幅が狭いことがわかる。 FIG. 11 shows the VSWR obtained with the antenna of Reference Example 3. As shown in FIG. 11, the bands where VSWR ≦ 2 are 2.28 to 2.42 GHz (BW = 6.0%) and 4.48 to 4.66 GHz (BW = 3.9%). It can be seen that the bandwidth of the frequency band is narrow.
図12と図13は、参考例3のアンテナにおいて、それぞれ第1と第2の周波数帯域の中心周波数である2.45GHzと5.4GHzにおけるxy面の放射パターンを表す。
2.45GHzでは、Gmin=0.93dBi、Gmax=1.83dBi、nd=0.21、
5.40GHzでは、Gmin=−5.99dBi、Gmax=2.25dBi、nd=1.48。
特に放射パターンが第2周波数帯域で歪んでいることがわかる。
12 and 13 show the radiation patterns on the xy plane at 2.45 GHz and 5.4 GHz, which are the center frequencies of the first and second frequency bands, in the antenna of Reference Example 3, respectively.
At 2.45 GHz, G min = 0.93 dBi, G max = 1.83 dBi, n d = 0.21,
At 5.40 GHz, G min = −5.99 dBi, G max = 2.25 dBi, n d = 1.48.
In particular, it can be seen that the radiation pattern is distorted in the second frequency band.
無線LANにおけるアンテナは、2周波数帯で使用できることが求められており、特に5GHz帯で広い帯域が要求されている。また、アンテナを移動体無線装置に設置する場合、できるだけ小型で、しかも高い利得をもつことが望ましい。さらに、放射特性は、できるだけ無指向であることが求められる。 An antenna in a wireless LAN is required to be usable in two frequency bands, and in particular, a wide band is required in the 5 GHz band. When an antenna is installed in a mobile radio apparatus, it is desirable that the antenna is as small as possible and has a high gain. Furthermore, the radiation characteristics are required to be as omni as possible.
これらの要求に応えるために、本発明は、グランドと、メアンダ状に屈曲しながら前記グランドのエッジと平行な方向に延びるメアンダ状アームと、前記グランドのエッジと平行に延び、その先端が折れ曲がって前記メアンダ状アームに接続する直線状アームとを有し、前記メアンダ状アームと前記直線状アームとからなる放射アーム全体で第1の周波数帯域の電波を放射するとともに、前記メアンダ状アームで第2の周波数帯域の電波を放射することを特徴とする無線LAN用アンテナを提供する。 In order to meet these requirements, the present invention provides a ground, a meandering arm that extends in a direction parallel to the edge of the ground while bending in a meander shape, and extends in parallel with the edge of the ground, with its tip bent. A linear arm connected to the meander arm, and radiates a radio wave of a first frequency band by the entire radiation arm composed of the meander arm and the linear arm, and the second meander arm Provided is a wireless LAN antenna characterized by radiating radio waves in the frequency band.
図14は、本発明に係る無線LAN用アンテナ(以下、アンテナと略記する。)の一実施形態を示す平面図である。本実施形態のアンテナ11の基本的な構造はPIFAであり、図14に示すように、グランド1と放射アーム11Aとの間に給電点4が設けられ、その近傍にグランド1と放射アーム11A間を短絡させるショートビン3が設置されている。放射アーム11Aは、グランド1のエッジとほぼ平行に直線状に配置されている直線状アーム6とその先に繋がれるメアンダ状アーム5とからなっている。このメアンダ状アーム5は、直線状アーム6の先端で折り曲げられてから、直線状アーム6に沿うように山と谷を交互に連ねたメアンダ状に延びている。
FIG. 14 is a plan view showing one embodiment of a wireless LAN antenna (hereinafter abbreviated as an antenna) according to the present invention. The basic structure of the
直線状アーム6とメアンダ状アーム5とからなる放射アーム11Aの全体は、周波数が低い第1の周波数帯域の動作に寄与する。そのとき放射アーム11Aの全長は、ほぼλ1/4となっている。ただし、λ1は第1の周波数帯域の中心周波数における電磁波の自由空間の波長である。また、放射アーム11Aの近傍に誘電体が存在する場合、波長が短縮されるので、その場合、λ1は短縮された波長である。
The
このアンテナ11において、メアンダ状アーム5が直線状アーム6の先で折り曲げられることにより、第2の動作周波数は、折り曲げられないときの第2の動作周波数に比べると大幅に低周波数側にシフトされる。これにより、2.4/5GHzの多周波数利用が可能となる。すなわち、もしメアンダ状アーム5が直線状アーム6の先で一旦折り曲げられていなければ、第2の動作周波数f2は第1の動作周波数f1の約3倍になる。したがって、f1=2.4GHzとすると、f2=7.2GHzになり、2.4/5GHzの2周波数帯域で利用するという目的を達成することができない。しかし、単純に直線状アームの先に延びる放射アームを折り曲げるだけでは、無線LANで求められる2.4/5GHzの2周波数帯域の使用を満たすことができない。その場合、中心周波数がずれるだけでなく、周波数の帯域を調整することが困難となる。また、各使用周波数における放射特性がほぼ無指向性になるように合わせることも困難である。本発明では、直線状アーム6の先を折り曲げて、そこにメアンダ状アーム5を接続することにより、アンテナ11が所望の周波数帯域で整合が取れるように調整できるだけでなく、放射特性がほぼ無指向性となるように調整することが可能となる。また、そうすることにより、アンテナ11を小型にすることができる。
In the
第2の動作周波数は、直線状アーム6とメアンダ状アーム5との結合の度合いによって決められる。メアンダ状アーム5は、直線状アーム6に接近する部分の長さ(lj)および接近する距離(di)が自由に変えられるので、直線状アーム6との結合度を調整することができる。また、メアンダ状アーム5は、放射に寄与する電流分布の位置を変えることができるので、放射特性の指向性を調整することができる。本発明は、この直線状アーム6とメアンダ状アーム5を組み合わせた構造を用いることで、LANとbluetoothが使用できる所望の特性を実現している。
The second operating frequency is determined by the degree of coupling between the
本発明の好ましい実施形態において、アンテナ11は、次の各特性を有することが望ましい。
(1)2.4〜2.4835GHzと4.9〜5.9GHzとの両方の周波数帯域でVSWRが2以下になる入力特性を有すること。
(2)2.4GHzでVSWRが2以下になる帯域幅が4.5%以上、5GHzで同帯域幅が26%以上になる入力特性を有すること。
(3)任意の水平面において、2.4GHz帯で指向性指標ndが0.3以下であり、かつ5GHz帯で0.9以下である指向性を有すること。
前記(1)〜(3)の各特性を有することで、無線LAN(IEEE802.11a/b/g)やBluetoothで使用する2.4GHz帯(2.4〜2.4835GHz)と5GHz(5.15〜5.875GHz)の2周波数帯域で無線信号を効率よく送受信することができる。
In a preferred embodiment of the present invention, the
(1) It has an input characteristic that VSWR is 2 or less in both frequency bands of 2.4 to 2.4835 GHz and 4.9 to 5.9 GHz.
(2) It has an input characteristic that the bandwidth at which VSWR is 2 or less at 2.4 GHz is 4.5% or more and the bandwidth is 26% or more at 5 GHz.
(3) In any horizontal plane, the directivity index nd is 0.3 or less in the 2.4 GHz band and has a directivity of 0.9 or less in the 5 GHz band.
By having the characteristics (1) to (3), the 2.4 GHz band (2.4 to 2.4835 GHz) and 5 GHz (5. 5) used in the wireless LAN (IEEE802.11a / b / g) or Bluetooth. Radio signals can be efficiently transmitted and received in two frequency bands of 15 to 5.875 GHz.
ポリイミド基材上に厚さ15μmの銅箔からなり、平面形状が図15に示す形状のアンテナを作製した。このアンテナは、グランド1と、メアンダ状アーム5と、グランド1のエッジと平行に延び、その先端が折れ曲がってメアンダ状アーム5に接続する直線状アーム6とを有し、直線状アーム6の一端とグランド1の一部とがショートピン3を介して接続され、かつ直線状アーム6の中央部とその近傍のグランド1とに給電点4が設けられている。本実施例では、直線状アーム6の先端が直角に折れ曲がって上方に延び、その途中でメアンダ状アーム5の一端が接続された形状になっている。図15に示す各部の寸法a〜gは、a=18mm、b=18mm、c=6mm、d=2mm、e=3mm、f=4mm、g=5mmとなっている。
An antenna having a 15 μm thick copper foil on a polyimide substrate and having a planar shape as shown in FIG. 15 was produced. This antenna has a
本実施例のアンテナにおいて、放射入力特性は、第1の周波数帯域(2.4〜2.4835GHz)で整合が取れるように放射アーム11Aの長さを調整している。また、アンテナの給電点4とショートピン3の位置やグランド1のサイズは、アンテナが小型となるように図示の寸法a〜gに設定している。メアンダ状アーム5は、入力特性が第2の周波数帯域(4.9〜5.9GHz)で整合が取れるとともに、放射特性が無指向性となるように調整している。
In the antenna of the present embodiment, the length of the
本実施例のアンテナにおいて、VSWRを測定した。その結果を図16に示す。図16に示す通り、VSWR≦2となる帯域は2.37〜2.53GHz(BW=6.5%)と4.73〜6.16GHz(BW=26.3%)である。特に、第2の周波数帯は広い帯域幅を有する。 In the antenna of this example, VSWR was measured. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 16, the bands where VSWR ≦ 2 are 2.37 to 2.53 GHz (BW = 6.5%) and 4.73 to 6.16 GHz (BW = 26.3%). In particular, the second frequency band has a wide bandwidth.
図17と図18は、それぞれ第1と第2帯域の中心周波数である2.45GHzと5.4GHzにおけるxy面の放射特性を示す。
2.45GHzでは、Gmin=1.79dBi、Gmax=2.59dBi、nd=0.18、
5.40GHzでは、Gmin=−0.55dBi、Gmax=2.81dBi、nd=0.74。
このように、本実施例のアンテナは、いずれの周波数帯域でも良好な無指向性を有することがわかった。
FIGS. 17 and 18 show the radiation characteristics of the xy plane at the center frequencies of the first and second bands, 2.45 GHz and 5.4 GHz, respectively.
At 2.45 GHz, G min = 1.79 dBi, G max = 2.59 dBi, n d = 0.18,
At 5.40 GHz, G min = −0.55 dBi, G max = 2.81 dBi, n d = 0.74.
Thus, it was found that the antenna of this example has good omnidirectionality in any frequency band.
ポリイミド基材上に厚さ15μmの銅箔からなり、平面形状が図19に示す形状のアンテナを作製した。このアンテナは、グランド1と、メアンダ状アーム5と、グランド1のエッジと平行に延び、その先端が折れ曲がってメアンダ状アーム5に接続する直線状アーム6とを有し、直線状アーム6の一端とグランド1の一部とがショートピン3を介して接続され、かつ直線状アーム6の中央部とその近傍のグランド1とに給電点4が設けられている。本実施例では、直線状アーム6の先端が直角に折れ曲がって上方に延び、その先端でメアンダ状アーム5の一端が接続された形状になっている。図19に示す各部の寸法a〜gは、a=18mm、b=18mm、c=6mm、d=2mm、e=3mm、f=4mm、g=5mmとなっている。実施例1に比べると、アンテナ全体の大きさをさらに小さくしている。
An antenna made of a copper foil having a thickness of 15 μm on a polyimide substrate and having a planar shape shown in FIG. 19 was produced. This antenna has a
本実施例のアンテナにおいて、放射入力特性は、第1の周波数帯域(2.4〜2.4835GHz)で整合が取れるように放射アーム11Aの長さを調整している。また、アンテナの給電点4とショートピン3の位置やグランド1のサイズは、アンテナが小型となるように図示の寸法a〜gに設定している。メアンダ状アーム5は、入力特性が第2の周波数帯域(4.9〜5.9GHz)で整合が取れるとともに、放射特性が無指向性となるように調整している。
In the antenna of the present embodiment, the length of the
本実施例のアンテナにおいて、VSWRを測定した。その結果を図20に示す。図20に示す通り、VSWR≦2となる帯域は、2.37〜2.48GHz(BW=4.5%)と4.72〜6.13GHz(BW=26.0%)である。特に、第2の周波数帯は広い帯域幅を有する。 In the antenna of this example, VSWR was measured. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 20, the bands where VSWR ≦ 2 are 2.37 to 2.48 GHz (BW = 4.5%) and 4.72 to 6.13 GHz (BW = 26.0%). In particular, the second frequency band has a wide bandwidth.
図21と図22は、それぞれ第1と第2帯域の中心周波数である2.45GHzと5.4GHzにおけるxy面の放射特性を示す。
2.45GHzでは、Gmin=1.48dBi、Gmax=2.33dBi、nd=0.20、
5.40GHzでは、Gmin=−0.56dBi、Gmax=3.16dBi、nd=0.81。
このように、本実施例のアンテナは、いずれの周波数帯域でも良好な無指向性を有することがわかった。
FIGS. 21 and 22 show the radiation characteristics of the xy plane at the center frequencies of the first and second bands, 2.45 GHz and 5.4 GHz, respectively.
At 2.45 GHz, G min = 1.48 dBi, G max = 2.33 dBi, n d = 0.20,
At 5.40 GHz, G min = −0.56 dBi, G max = 3.16 dBi, n d = 0.81.
Thus, it was found that the antenna of this example has good omnidirectionality in any frequency band.
本発明のアンテナ11は、給電点4に同軸ケーブルを接続して給電することができる。図23は、同軸ケーブル接続の第1の例を示す図である。本例では、直線状アーム6の長手方向と直交する方向に同軸ケーブル7を配置し、同軸ケーブル7の導体を給電点4に接続している。この場合、同軸ケーブル7の外部導体9はグランド1に、内部導体8は放射アーム11Aの直線状アーム6に、それぞれ接続エリア10を通じて接続させる。
The
図24は、同軸ケーブル接続の第2例を示す図である。本例では、直線状アーム5の長手方向と平行に同軸ケーブル7を配置し、同軸ケーブル7の導体を給電点4に接続している。この場合、同軸ケーブル7が容易にアンテナ11に接続できるように、グランド1と直線状アーム6にスペースを設けることができる。また、給電点4の構造を工夫すれば、同軸ケーブル7の外部導体9を放射アーム11A側に、内部導体8をグランド1側にそれぞれ接続させることも可能である。また、同軸ケーブル7は、左右いずれの方向からも給電することができる。
FIG. 24 is a diagram illustrating a second example of coaxial cable connection. In this example, the
本発明に係るアンテナ11は、平面構造であるため薄く、且つ小型なので、様々な無線通信装置に搭載することができる。
図25は、パーソナルコンピュータの一例であるノートPC12のディスプレー14に、本発明に係るアンテナ11を搭載した場合の概念図を示す。図中、符号12波ノーとPC、13はキーボード、14はディスプレイである。本例示において、アンテナ11は、ディスプレー14の裏側に搭載するが、ディスプレー14の裏側にある金属板がアンテナ11へ及ぼす影響を小さくするために、通常、アンテナ11はディスプレー14のエッジ付近に搭載する。また、必要に応じて、同一デバイスに複数のアンテナ11を同時に搭載することができる。また、ノートPC12に限らず、デスクトップPC用のディスプレーやテレビに搭載することができる。
Since the
FIG. 25 is a conceptual diagram when the
図26は、本発明に係るアンテナ11をカーナビゲータ15に搭載した概念図を示す。図示のように、アンテナ11は、カーナビゲータ15のディスプレー16付近の側面に搭載することが望ましい。
FIG. 26 is a conceptual diagram in which the
本発明に係るアンテナ11は、グランド1を含めて平面構造であり、薄い金属膜やフレキシベルプリント回路(FPC:Flexible Prnted Circuit)で作製することができる。その場合、アンテナ11をデバイスの搭載場所に合わせて変形させて搭載することができる。図27は、L字状にアンテナ11を曲げて、デバイス17の角部に搭載した状態を示す。その場合には、図示のように、アンテナ11の放射アーム11Aと給電部分を変形させないことが望ましい。
The
また、図28に示すように、アンテナ11をU字状に曲げ、デバイス18の一部に鞍状に搭載することもできる。この場合、図示のようにアンテナ11の給電部分を変形させないことが望ましい。
In addition, as shown in FIG. 28, the
1…グランド、2…放射アーム、3…ショートピン、4…給電点、5…メアンダ状アーム、6…直線状アーム、7…同軸ケーブル、8…内部導体、9…外部導体、10…接続エリア、11…アンテナ、11A…放射アーム、12…ノートPC、13…キーボード、14…ディスプレイ、15…カーナビゲータ、16…ディスプレイ、17…デバイス、18…デバイス。
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