JP2009273084A - Dual band antenna apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デュアルバンドアンテナ装置に関し、特に、デュアルバンド無線システムともう一つの無線システムとを内蔵する無線通信機器において、デュアルバンド無線システムで用いるデュアルバンドアンテナ装置に関するするものである。 The present invention relates to a dual-band antenna device, and more particularly to a dual-band antenna device used in a dual-band radio system in a radio communication device incorporating a dual-band radio system and another radio system.
近年では、携帯電話に代表されるように、ハイバンドとローバンドの2つの周波数帯域を用いるデュアルバンドの無線システムを扱える無線通信機器が多くなってきている。また、これらの無線通信機器の中には、利便性を高めるため、無線LANなど、もう一つの無線システムを内蔵させた無線通信機器も登場してきている。 In recent years, as represented by mobile phones, there are an increasing number of wireless communication devices that can handle a dual-band wireless system using two frequency bands, a high band and a low band. In addition, among these wireless communication devices, wireless communication devices incorporating another wireless system such as a wireless LAN have appeared to improve convenience.
この例として、900MHz帯と1800MHz帯を使うデュアルバンドのGSM携帯電話と、DECTコードレス電話とを組み合わせた無線通信機器が挙げられる。DECTコードレス電話のアクセス回線をGSM携帯電話にすると、電話回線のない場所でもDECTコードレス電話が使えるようになり、利便性が向上する。 An example of this is a wireless communication device that combines a dual-band GSM mobile phone using the 900 MHz band and 1800 MHz band and a DECT cordless telephone. If the access line of the DECT cordless telephone is a GSM mobile phone, the DECT cordless telephone can be used even in a place without a telephone line, and convenience is improved.
しかし、一つの無線通信機器の中に、デュアルバンドの無線システムと、もう一つの無線システムとを内蔵させた場合、その組み合わせによっては、基板を流れるアンテナ電流による結合が発生し、干渉によって安定した通信ができなくなることが起こる。 However, when a dual-band wireless system and another wireless system are built in one wireless communication device, depending on the combination, coupling due to the antenna current flowing through the substrate occurs, and it is stabilized by interference. It becomes impossible to communicate.
上記の例で言えば、GSMの1800MHz帯(1710〜1880MHz)が、DECT帯域(1880〜1900MHz)と隣接するために、アンテナをモノポールアンテナにした場合、基板に流れるアンテナ電流によって干渉が生じ、安定した通信ができなくなる。 In the above example, because the GSM 1800 MHz band (1710 to 1880 MHz) is adjacent to the DECT band (1880 to 1900 MHz), when the antenna is a monopole antenna, interference occurs due to the antenna current flowing through the substrate, Stable communication is not possible.
周波数が近接した無線システムを組み合わせた場合、基板に流れるアンテナ電流による干渉を回避するには、基板にアンテナ電流が流れないダイポールアンテナが有効であり、従来から用いられている。 In the case of combining wireless systems with close frequencies, a dipole antenna that does not allow the antenna current to flow through the substrate is effective in order to avoid interference due to the antenna current flowing through the substrate.
そこで、上記に示したGSM携帯電話を内蔵したDECTコードレス電話を可能にする無線通信機器のデュアルバンドアンテナにダイポールアンテナを使用するとした場合、従来技術では、例えば図10に示す構成が考えられる。 Therefore, when a dipole antenna is used as a dual band antenna of a wireless communication device that enables a DECT cordless phone incorporating the above-described GSM mobile phone, the configuration shown in FIG.
図10は、従来のデュアルバンドアンテナを用いた無線通信機器の構成例を示す図である。図10において、40は、基板である。基板40の板面に平行で、左右の側端に直交する方向が水平線の方向である。つまり、水平面は、基板40の板面に垂直で、基板40の上下にある側端に平行な面である。また、基板40の板面に平行で、上下の側端に直交する方向がいわゆる鉛直線の方向である。つまり、鉛直面は、基板40の板面に垂直で、基板40の左右にある側端に平行な面である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless communication device using a conventional dual-band antenna. In FIG. 10,
さて、基板40の板面には、左方側にGSM携帯電話の無線回路が配置され、右方側にDECTコードレス電話の無線回路が配置されている。それらの配置領域には、グランド導体39が設けられ、必要な接続がなされている。
Now, on the board surface of the
GSM携帯電話の無線回路は、基板40の板面を貫通する形で設けられるデュアルバンドのダイポールアンテナ33と、GSM信号の送受信を行うGSMモジュール35とをマイクロストリップ線路の給電線34で接続した構成である。ダイポールアンテナ33は、放射エレメント31の途中に、コンデンサとコイルの並列共振回路からなるトラップ32を入れた構成である。なお、ダイポールアンテナにおいて、放射エレメント中にトラップを挿入したデュアルバンド化は、一般に採用される手法である。
The radio circuit of the GSM mobile phone has a configuration in which a dual-
DECTコードレス電話の無線回路は、基板40の板面を貫通する形で設けられるシングルバンドのダイポールアンテナ36と、DECT信号の送受信を行うDECTモジュール38とをマイクロストリップ線路の給電線37で接続した構成である。
The radio circuit of the DECT cordless telephone has a configuration in which a single-
そして、ダイポールアンテナ33とダイポールアンテナ36とは、水平面内の指向性を考慮し、また放射波による結合回避も考慮し、鉛直面に対して45度傾け、また互いに直交するように放射エレメントを配置している。
The
ダイポールアンテナでは、電流が放射エレメントにのみ流れるのに対し、モノポールアンテナでは、グランド導体にも放射エレメントを流れる電流と対になる電流が流れることは知られている。したがって、図10に示す構成によれば、GSMモジュールに接続されるアンテナにも、DECTモジュールに接続されるアンテナにもダイポールアンテナを用いることで、互いのアンテナ電流がグランド導体に流れず、干渉を起こさず安定した通信を行うことが可能となる。
ところで、ダイポールアンテナでは、電流分布の対称性が良好な指向性を得るために重要である。したがって、ハイバンド用アンテナをダイポールアンテナとした場合、トラップを用いてデュアルバンド化するには、両方の放射エレメントにトラップを接続して放射エレメントを継ぎ足し、ローバンド用のアンテナも対称な構造のダイポールアンテナとした方がよい。 By the way, in the dipole antenna, the symmetry of the current distribution is important for obtaining good directivity. Therefore, when a high-band antenna is a dipole antenna, in order to make a dual band using a trap, a trap is connected to both radiating elements, the radiating elements are added, and a low-band antenna is also a symmetrical structure. It is better to do.
しかしながら、このような無線通信機器、特に室内で用いられることの多い無線通信機器では、小型化が求められており、デュアルバンドアンテナをダイポールアンテナにすると、ローバンドは放射エレメント長が長くなるため、小型化の点で不利となる。 However, such wireless communication devices, particularly wireless communication devices that are often used indoors, are required to be downsized. If a dual-band antenna is used as a dipole antenna, the low band has a long radiating element length. It is disadvantageous in terms of conversion.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、デュアルバンド無線システムともう一つの無線システムとを内蔵する無線通信機器において、デュアルバンド無線システムのハイバンドがもう一つの無線システムの帯域とが近接する場合に、アンテナ電流による干渉を発生させず、かつ小型化が可能なデュアルバンドアンテナ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and in a wireless communication device incorporating a dual-band wireless system and another wireless system, the high-band of the dual-band wireless system is different from the band of the other wireless system. An object of the present invention is to obtain a dual-band antenna device that can be miniaturized without causing interference due to an antenna current when close to each other.
上述した目的を達成するために、本発明にかかるデュアルバンドアンテナ装置は、第1および第2の放射エレメントで構成されるダイポールアンテナと、高周波信号の送信または受信或いは送受信を行う高周波回路と、前記ダイポールアンテナと前記高周波回路との間を接続する信号導体を有する給電線と、前記給電線の前記信号導体とそれに対応するグランド導体との間に接続され、第1の周波数の信号の通過を阻止し、前記第1の周波数よりも低い第2の周波数の信号を通過させる第1のスイッチと、前記第1のスイッチの配置位置近傍の前記高周波回路側において、前記給電線の前記信号導体に対応するグランド導体と前記高周波回路のグランド導体との間に接続され、前記第1の周波数の信号を通過させ、前記第2の周波数の信号の通過を阻止する第2のスイッチと、を備え、前記第1および第2の放射エレメントの長さは、それぞれ前記第1の周波数の1/4波長であり、前記第1および第2の放射エレメントと前記給電線の対応する導体とを合わせた全長は、それぞれ、前記第2の周波数の1/4波長であることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a dual-band antenna device according to the present invention includes a dipole antenna including first and second radiating elements, a high-frequency circuit that transmits, receives, or transmits and receives a high-frequency signal, A feed line having a signal conductor connecting the dipole antenna and the high-frequency circuit, and the signal conductor of the feed line and the corresponding ground conductor are connected to prevent passage of a signal of the first frequency. A first switch that passes a signal having a second frequency lower than the first frequency, and the signal conductor of the feeder line on the high-frequency circuit side in the vicinity of the arrangement position of the first switch. Connected between the ground conductor of the high frequency circuit and the ground conductor of the high frequency circuit, allowing the signal of the first frequency to pass through, and passing the signal of the second frequency of A second switch for preventing excess, and the lengths of the first and second radiating elements are each ¼ wavelength of the first frequency, and the first and second radiating elements And the corresponding conductor of the feeder line are each ¼ wavelength of the second frequency.
本発明によれば、ダイポールアンテナと高周波回路とを接続する給電線にスイッチを挿入して、第1の周波数では給電線にアンテナ電流が流れないダイポールアンテナとして動作し、第1の周波数よりも低い第2の周波数では、ダイポールアンテナを構成する放射エレメントと給電線とが放射エレメントとなるモノポールアンテナとして動作する。 According to the present invention, a switch is inserted in a feed line connecting a dipole antenna and a high-frequency circuit, and operates as a dipole antenna in which no antenna current flows through the feed line at the first frequency, which is lower than the first frequency. At the second frequency, the radiating element and the feed line constituting the dipole antenna operate as a monopole antenna that becomes the radiating element.
これによって、デュアルバンド無線システムともう一つの無線システムとを内蔵し、デュアルバンド無線システムのハイバンドが、もう一つの無線システムの周波数と近接する無線通信機器でも、基板のグランド導体を流れるアンテナ電流による干渉がなく、かつ小型のデュアルバンドアンテナ装置を得ることができるという効果を奏する。 As a result, a dual-band radio system and another radio system are built-in, and the antenna current that flows through the ground conductor of the board is high even if the high-band of the dual-band radio system is close to the frequency of the other radio system. There is an effect that a small dual-band antenna device can be obtained without interference.
以下に図面を参照して、本発明にかかるデュアルバンドアンテナ装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a dual-band antenna device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1によるデュアルバンドアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図1において、24は、基板である。基板24の板面に平行で、左右の側端に直交する方向が水平線の方向である。つまり、水平面は、基板24の板面に垂直で、基板24の上下にある側端に平行な面である。また、基板24の板面に平行で、上下の側端に直交する方向がいわゆる鉛直線の方向である。つまり、鉛直面は、基板24の板面に垂直で、基板24の左右にある側端に平行な面である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a dual-band antenna device according to
(デュアルバンドアンテナ装置Aの構成)
図1に示すように、実施の形態1によるデュアルバンドアンテナ装置Aは、基板24の一方端(図1では上方端)側に配置されるダイポールアンテナ1と、基板24の他方側(図1では下方側)に配置される高周波回路である高周波モジュール3と、それらの間を接続するマイクロストリップ線路(信号導体)を有する給電線2と、給電線2の高周波モジュール3側に配置される第1のスイッチ5および第2のスイッチ6とを備えている。
(Configuration of dual-band antenna device A)
As shown in FIG. 1, the dual-band antenna device A according to
給電線(信号導体)2および第1のスイッチ5の配置領域に対応した基板24の裏面にはグランド導体4aが設けられ、また、高周波モジュール3の配置領域に対応した基板24の裏面には、グランド導体4bが設けられている。
A
ダイポールアンテナ1は、基板24の表裏面を鉛直面内において貫通して対称に配置される第1および第2の放射エレメント1a,1bで構成される。第1および第2の放射エレメント1a,1bは、それぞれ、第1の周波数であるハイバンドの周波数fHのλ/4(λは波長)の長さを有している。
The
給電線(信号導体)2は、鉛直線に沿って直線状に配置されている。給電線(信号導体)2の上端は、ダイポールアンテナ1の給電点において第1の放射エレメント1aに接続され、下端は、高周波モジュール3に接続されている。
The feed line (signal conductor) 2 is arranged linearly along the vertical line. The upper end of the feeder (signal conductor) 2 is connected to the first
給電線(信号導体)2に対応するグランド導体はグランド導体4aである。このグランド導体4aの上端は、ダイポールアンテナ1の給電点において第2の放射エレメント1bに接続され、下端は、グランド導体4bの上端と接触しない程度に近接した位置にある。
A ground conductor corresponding to the feeder line (signal conductor) 2 is a
給電線(信号導体)2と第1の放射エレメント1aとを合わせた全長、および給電線(信号導体)2に対応するグランド導体(グランド導体4a)と第2の放射エレメント1bとを合わせた全長は、それぞれ、第2の周波数であるローバンドの周波数fL(fH>fL)のλ/4の長さになっている。
The total length of the feeder line (signal conductor) 2 and the first
第1のスイッチ5は、給電線(信号導体)2の高周波モジュール3側の端部において、給電線(信号導体)2と対応するグランド導体(グランド導体4a)との間に、並列に接続されるチップコンデンサ5aとチップコイル5bとで構成される。チップコンデンサ5aとチップコイル5bの並列回路は、並列共振回路を構成し、その共振周波数は、ハイバンドの周波数fHに設定されている。
The
また、第2のスイッチ6は、給電線2のグランド導体(グランド導体4a)の下端と高周波モジュール3のグランド導体(グランド導体4b)の上端との間に、並列に接続されるチップコンデンサ6aとチップコイル6bとで構成される。チップコンデンサ6aとチップコイル6bの並列回路も並列共振回路を構成し、その共振周波数は、ローバンドの周波数fLに設定されている。
The
(第1のスイッチ5、第2のスイッチ6の作用)
図2は、並列共振回路の周波数特性を示す図である。図2(a)は、共振周波数が周波数fHである場合の周波数特性を示し、図2(b)は、共振周波数が周波数fLである場合の周波数特性を示している。
(Operation of the
FIG. 2 is a diagram illustrating frequency characteristics of the parallel resonant circuit. 2A shows the frequency characteristics when the resonance frequency is the frequency f H , and FIG. 2B shows the frequency characteristics when the resonance frequency is the frequency f L.
第1のスイッチ5を構成する並列共振回路は、共振周波数が周波数fHであるので、その周波数特性は、図2(a)に示すようになる。図2(a)では、インピーダンスの絶対値は、周波数fHでは最大となり、周波数fLでは最小になる。
Since the resonant frequency of the parallel resonant circuit constituting the
したがって、第1のスイッチ5は、周波数fHでは開放となってハイバンド(第1の周波数)の信号の通過を阻止し、周波数fLでは短絡となってローバンド(第2の周波数)の信号を通過させる、いわゆるローパスフィルタとなる。
Accordingly, the
また、第2のスイッチ6を構成する並列共振回路は、共振周波数が周波数fLであるので、その周波数特性は、図2(b)に示すようになる。図2(b)では、インピーダンスの絶対値は、周波数fLでは最大となり、周波数fHでは最小になる。
In addition, since the resonance frequency of the parallel resonance circuit constituting the
したがって、第2のスイッチ6は、周波数fLでは開放となってローバンド(第2の周波数)の信号の通過を阻止し、周波数fHでは短絡となってハイバンド(第1の周波数)の信号を通過させる、いわゆるハイパスフィルタとなる。
Accordingly, the
(デュアルバンドアンテナ装置Aの動作)
図3と図4を参照して説明する。なお、図3は、図1に示すデュアルバンドアンテナ装置のデュアルバンドに対する等価回路(a)、周波数fHのハイバンドに対する等価回路(b)、周波数fLのローバンドに対する等価回路(c)を示す図である。図4は、マイクロスリップ線路と対応するグランド導体とに流れる電流と磁界の関係を示す図である。
(Operation of Dual Band Antenna Device A)
This will be described with reference to FIGS. 3 shows an equivalent circuit (a) for the dual band of the dual-band antenna device shown in FIG. 1, an equivalent circuit (b) for the high band at the frequency f H , and an equivalent circuit (c) for the low band at the frequency f L. FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the current flowing in the microslip line and the corresponding ground conductor and the magnetic field.
図3(a)に示すように、デュアルバンドアンテナ装置Aは、デュアルバンドに対しては、給電線(信号導体)2の高周波モジュール3との接続側において、第1のスイッチ5が給電線(信号導体)2と対応するグランド導体(グランド導体4a)との間に設けられ、第2のスイッチ6がグランド導体4aとグランド導体4bとの間に設けられる構成となる。
As shown in FIG. 3A, in the dual band antenna device A, for the dual band, the
周波数fHのハイバンドにおいては、第1のスイッチ5は、開放となり、第2のスイッチ6は、短絡となるので、デュアルバンドアンテナ装置Aは、ハイバンドに対しては、図3(b)に示すように、第1の放射エレメント1aは、給電線(信号導体)2から高周波モジュール3の励振電流が供給され、一方、第2の放射エレメント1bは、グランド導体4aを介してグランド導体4bに接続される構成となる。
In the high band of the frequency f H , the
第1および第2の放射エレメント1a,1bは、それぞれ長さが周波数fHのλ/4であるので、定在波の電流分布7は、図3(b)に示すように、中央の給電点で最大となり、第1および第2の放射エレメント1a,1bの両端でゼロとなる。したがって、ダイポールアンテナ1は、半波長ダイポールアンテナとして動作することになる。つまり、デュアルバンドアンテナ装置Aは、周波数fHのハイバンドに対しては、ダイポールアンテナ1に給電線が接続されたアンテナ装置として動作する。
Since each of the first and
一方、周波数fLのローバンドにおいては、第1のスイッチ5は、短絡となり、第2のスイッチ6は、開放となるので、デュアルバンドアンテナ装置Aは、ローバンドに対しては、図3(c)に示すように、第2の放射エレメント1bが接続されるグランド導体4aは、第1の放射エレメント1aが接続される給電線(信号導体)2とともに高周波モジュール3に接続される構成となる。この場合、給電線(信号導体)2の長さと対応するグランド導体(グランド導体4a)の長さとは等しくなる。
On the other hand, in the low band of the frequency f L , the
この図3(c)に示す構成では、高周波モジュール3の励振電流9が、短絡状態にある第1のスイッチ5にて、給電線(信号導体)2側の電流10aと、対応するグランド導体(グランド導体4a)側の電流10bとに分配される。そして、電流10aは第1の放射エレメント1aを流れる電流11aとなり、電流10bは第2の放射エレメント1bを流れる電流11bとなる。
In the configuration shown in FIG. 3 (c), the
しかし、第1の放射エレメント1aと第2の放射エレメント1bは、180度逆向きであるので、電流11a,11bによって発生する電磁波は互いに打ち消し合う。つまり、第1および第2の放射エレメント1a,1bから電磁波は放射されない。
However, since the
また、電流10aと電流10bとは、同相であるので、図4に示すように、それぞれの電流によって生じる磁界12は、給電線(信号導体)2と対応するグランド導体(グランド導体4a)との間では打ち消し合い、両導体の外側では強め合うので、給電線(信号導体)2と対応するグランド導体(グランド導体4a)から電磁波が放射される。この場合に、給電線(信号導体)2と対応するグランド導体(グランド導体4a)にて発生する電磁波は、モノポールアンテナから放射される電磁波と等しくなる。
Further, since the current 10a and the current 10b are in phase, as shown in FIG. 4, the
そして、第1の放射エレメント1aと給電線(信号導体)2とを合わせた長さ、および第2の放射エレメント1bと給電線(信号導体)2に対応するグランド導体(4a)とを合わせた長さは、ともに、ローバンドの周波数fLのλ/4であるので、図3(c)に示すように、両者においてそれぞれ発生する定在波の電流分布8a,8bは、第1および第2の放射エレメント1a,1bの両端ゼロとなり、給電線(信号導体)2および対応するグランド導体(4a)の下端部で最大となる。つまり、第1および第2の放射エレメント1a,1bと、給電線(信号導体)2および対応するグランド導体(4a)との全体がモノポールアンテナとして動作する。つまり、デュアルバンドアンテナ装置Aは、周波数fLのローバンドに対しては、給電線(信号導体)2および対応するグランド導体(4a)を流れる電流10a,10bによって電磁波の送受信を行うモノポールアンテナを有するアンテナ装置として動作する。
The length of the
以上のように、実施の形態1によれば、周波数fHのハイバンドに対してはダイポールアンテナとして動作し、周波数fLのローバンドに対してはモノポールアンテナとして動作するデュアルバンドアンテナ装置が得られる。 As described above, according to the first embodiment, a dual-band antenna device that operates as a dipole antenna for the high band of frequency f H and operates as a monopole antenna for the low band of frequency f L is obtained. It is done.
図3(b)に示すように、デュアルバンドアンテナ装置Aは、ダイポールアンテナとして動作する周波数fHのハイバンドでは、給電線(信号導体)2と対応するグランド導体(グランド導体4a)とを流れる電流は、互い逆相である。
As shown in FIG. 3B, the dual-band antenna device A flows through the feed line (signal conductor) 2 and the corresponding ground conductor (
したがって、デュアルバンドアンテナ装置Aを適用したデュアルバンド無線システムのハイバンドが、内蔵するもう一つの無線システムの周波数とが近接する場合でも、グランド導体を流れるアンテナ電流による結合を防ぐことができる。 Therefore, even when the high band of the dual-band radio system to which the dual-band antenna device A is applied is close to the frequency of another built-in radio system, coupling due to the antenna current flowing through the ground conductor can be prevented.
また、アンテナ電流が干渉に関係ないローバンドではモノポールアンテナとなるので、デュアルバンドアンテナ装置Aの小型化が図れる。 In addition, since the antenna current is a monopole antenna in the low band where the antenna current is not related to interference, the dual band antenna device A can be reduced in size.
そして、第1および第2のスイッチ5,6は、給電線(信号導体)2および対応するグランド導体(グランド導体4a)の高周波モジュール3側に配置したので、無給電素子となる部分がなく、無給電素子の干渉をなくすことができる。この措置は、給電線(信号導体)2および対応するグランド導体(グランド導体4a)の長さがλ/4となる周波数が、ローバンドの周波数fLから大きく離れており、無給電素子による広帯域化ができない場合に有効である。
Since the first and
また、図1に示すように、給電線(信号導体)2を直線状に配置してあるので、ローバンドの周波数fLで動作するモノポールアンテナにおいて、送受信の効率を高めることができる。 Also, as shown in FIG. 1, since the feeder line (signal conductor) 2 is arranged in a straight line, transmission / reception efficiency can be increased in a monopole antenna that operates at a low-band frequency f L.
加えて、給電線の信号導体をマイクロスリップ線路で構成すると、第1および第2のスイッチ5,6を実装するグランド導体4aをマイクロスリップ線路と一体的に成形できるので、第1および第2のスイッチ5,6を安価なチップコンデンサ、チップコイルで構成できて低コスト化が図れるとともに、第1および第2のスイッチ5,6実装の容易化が図れる。
In addition, if the signal conductor of the feeder line is configured by a microslip line, the
なお、実施の形態1では、給電線にマイクロスリップ線路を用いる場合を説明したが、給電線を同軸線路で構成することができる。図5は、同軸線路に流れる電流と磁界の関係を示す図である。 In the first embodiment, the case where the microslip line is used as the power supply line has been described. However, the power supply line can be configured by a coaxial line. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the current flowing in the coaxial line and the magnetic field.
給電線を同軸ケーブルにした場合は、図5に示すように、ローバンドの周波数fLにおいて、同軸ケーブル13の中心導体13aに流れる電流14aによって生じる磁界15aと、同軸ケーブルの外部導体13bを流れる電流14bによって生じる磁界15bとが同心円状に広がるので、同軸ケーブル13から放射される電磁波の指向性は、放射エレメントが1本のモノポールアンテナと同等で、より真円に近い指向性を得ることができる。
When the feeder line is a coaxial cable, as shown in FIG. 5, at a low-band frequency f L , a
(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2によるデュアルバンドアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、図6では、図1(実施の形態1)に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態2に関わる部分を中心に説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a dual-band antenna device according to
(実施の形態2によるデュアルバンドアンテナ装置Bに特徴的な構成)
図6に示すように、この実施の形態2によるデュアルバンドアンテナ装置Bは、図1(実施の形態1)に示した構成において、第1および第2のスイッチ5,6に代えて、第1および第2のスイッチ20,21をダイポールアンテナ1側に配置してある。
(Configuration characteristic of dual-band antenna device B according to Embodiment 2)
As shown in FIG. 6, the dual-band antenna device B according to the second embodiment has a first configuration in place of the first and
これに伴い、基板24の裏面に形成されるグランド導体4a,4bも変更されている。すなわち、グランド導体4aは、給電線(信号導体)2のダイポールアンテナ1との接続端部の周辺に形成され、グランド導体4aは、給電線(信号導体)2の大部分と高周波モジュール3とに対応する領域に形成されている。
Accordingly, the
第1のスイッチ20は、給電線(信号導体)2のダイポールアンテナ1との接続端部において、給電線(信号導体)2と対応するグランド導体(グランド導体4a)との間に、並列に接続されるチップコンデンサ20aとチップコイル20bとで構成される。チップコンデンサ20aとチップコイル20bの並列回路は、並列共振回路を構成し、その共振周波数は、ハイバンドの周波数fHに設定されている。
The
また、第2のスイッチ21は、給電線2のグランド導体(グランド導体4a)の下端と高周波モジュール3のグランド導体(グランド導体4b)の上端との間に、並列に接続されるチップコンデンサ6aとチップコイル6bとで構成される。チップコンデンサ6aとチップコイル6bの並列回路も並列共振回路を構成し、その共振周波数は、周波数fLに設定されている。
The
第1のスイッチ20を構成する並列共振回路は、共振周波数がハイバンドの周波数fHに設定されているので、インピーダンスの絶対値は周波数fHで大きく、周波数fLでは小さくなる。したがって、実施の形態1と同様に、第1のスイッチ20は、周波数fHでは開放となり、周波数fLでは短絡となってハイバンド(第1の周波数)の信号の通過を阻止し、周波数fLでは短絡となってローバンド(第2の周波数)の信号を通過させる、いわゆるローパスフィルタとなる。
Since the parallel resonant circuit constituting the
また、第2のスイッチ21を構成する並列共振回路は、共振周波数がローバンドの周波数fLに設定されているので、インピーダンスの絶対値は周波数fLで大きく、周波数fHでは小さくなる。したがって、実施の形態1と同様に、第2のスイッチ21は、周波数fLでは開放となり、周波数fHでは短絡となってローバンド(第2の周波数)の信号の通過を阻止し、周波数fHでは短絡となってハイバンド(第1の周波数)の信号を通過させる、いわゆるハイパスフィルタとなる。
Further, since the resonance frequency of the parallel resonance circuit constituting the
(デュアルバンドアンテナ装置Bの動作)
図7を参照して説明する。図7は、図6に示すデュアルバンドアンテナ装置のデュアルバンドに対する等価回路(a)、周波数fHのハイバンドに対する等価回路(b)、周波数fLのローバンドに対する等価回路(c)を示す図である。
(Operation of Dual Band Antenna Device B)
This will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram showing an equivalent circuit (a) for the dual band of the dual band antenna device shown in FIG. 6, an equivalent circuit (b) for the high band of frequency f H , and an equivalent circuit (c) for the low band of frequency f L. is there.
図7(a)に示すように、デュアルバンドアンテナ装置Bは、デュアルバンドに対しては、給電線(信号導体)2のダイポールアンテナ1との接続側において、第1のスイッチ20が給電線(信号導体)2と対応するグランド導体(グランド導体4a)との間に設けられ、第2のスイッチ21がグランド導体4aとグランド導体4bとの間に設けられる構成となる。
As shown in FIG. 7A, in the dual-band antenna device B, for the dual band, the
周波数fHのハイバンドにおいては、第1のスイッチ20は、開放となり、第2のスイッチ21は、短絡となるので、デュアルバンドアンテナ装置Bは、ハイバンドに対しては図7(b)に示すように、第1の放射エレメント1aは、給電線(信号導体)2から高周波モジュール3の励振電流が供給され、一方、第2の放射エレメント1bは、ほぼグランド導体4bに接続される構成となる。
In the high band of the frequency f H , the
第1および第2の放射エレメント1a,1bは、それぞれ長さが周波数fHのλ/4であるので、実施の形態1にて説明したように、デュアルバンドアンテナ装置Bは、ハイバンドの周波数fHに対しては、ダイポールアンテナ1に給電線が接続されたアンテナ装置として動作する。
Since each of the first and
一方、周波数fLのローバンドにおいては、第1のスイッチ20は、短絡となり、第2のスイッチ21は、開放となるので、デュアルバンドアンテナ装置Bは、ローバンドに対しては、図7(c)に示すように、第2の放射エレメント1bは給電点近傍において第1の放射エレメント1aと接続されるので、第2の放射エレメント1bは第1の放射エレメント1aとともに、給電線(信号導体)2と高周波モジュール3に接続される構成となる。この場合、給電線(信号導体)2の長さと対応するグランド導体(グランド導体4b)の長さとは等しくなる。
On the other hand, in the low band of the frequency f L , the
この図7(c)に示す構成では、高周波モジュール3の励振電流22が、給電線(信号導体)2を通ってダイポールアンテナ1の給電点近傍に至り、そこで短絡状態にある第1のスイッチ5にて、第1の放射エレメント1a側と第2の放射エレメント1b側とに分流されるので、第1の放射エレメント1aでは電流23aが流れ、第2の放射エレメント1bでは電流23bが流れる。
In the configuration shown in FIG. 7C, the
しかし、第1の放射エレメント1aと第2の放射エレメント1bは、180度逆向きであるので、電流23a,23bによって発生する電磁波は互いに打ち消し合う。つまり、第1および第2の放射エレメント1a,1bから電磁波は放射されない。
However, since the
第1の放射エレメント1aと給電線(信号導体)2とを合わせた長さ、および第2の放射エレメント1bと給電線(信号導体)2に対応するグランド導体(4b)とを合わせた長さは、ともに、ローバンドの周波数fLのλ/4であるので、λ/4モノポールアンテナとして動作する。
The combined length of the
また、給電線(信号導体)2に対応するグランド導体(4b)は、給電線(信号導体)2の長さがλ/4となる周波数で共振する無給電素子となり、第1および第2の放射エレメント1a,1bと給電線(信号導体)2からなるモノポールアンテナに結合して、周波数帯域を高域側へ拡張させる。
The ground conductor (4b) corresponding to the feeder line (signal conductor) 2 is a parasitic element that resonates at a frequency at which the length of the feeder line (signal conductor) 2 is λ / 4. The frequency band is expanded to the high frequency side by coupling to a monopole antenna composed of the radiating
したがって、図6に示すデュアルバンドアンテナ装置Bは、給電線(信号導体)2の方向に直線偏波が放射されるモノポールアンテナとして動作させることができる。 Therefore, the dual-band antenna device B shown in FIG. 6 can be operated as a monopole antenna in which linearly polarized waves are radiated in the direction of the feed line (signal conductor) 2.
以上のように、実施の形態2によれば、周波数fHのハイバンドに対してはダイポールアンテナとして動作し、周波数fLのローバンドに対してはモノポールアンテナとして動作し、かつモノポールアンテナの帯域を高域側に広げられるデュアルバンドアンテナ装置が得られる。 As described above, according to the second embodiment, a high frequency band f H operates as a dipole antenna, a low frequency f L band operates as a monopole antenna, and the monopole antenna A dual-band antenna device that can widen the band to the high frequency side is obtained.
このデュアルバンドアンテナ装置Bをデュアルバンド無線システムに適用することにより、デュアルバンド無線システムのハイバンドが、内蔵するもう一つの無線システムと周波数が近接する場合でも、基板を流れるアンテナ電流による結合を防ぐことができる。 By applying this dual-band antenna device B to a dual-band radio system, even when the high band of the dual-band radio system is close in frequency to another built-in radio system, coupling due to antenna current flowing through the substrate is prevented. be able to.
また、アンテナ電流が干渉に関係のないローバンドでは、モノポールアンテナとなるので、デュアルバンドアンテナ装置の小型化が可能になる。 Moreover, since the antenna current is a monopole antenna in the low band where the antenna current is not related to interference, the dual band antenna device can be downsized.
そして、給電線の第2のスイッチ21から高周波モジュール3までのグランド導体が無給電素子として機能するので、ローバンドで動作するモノポールアンテナの周波数特性の広帯域化が図れる。
Since the ground conductor from the
なお、実施の形態2によるデュアルバンドアンテナ装置Bでも、実施の形態1と同様に給電線に同軸線路を用いることができる。 In the dual-band antenna device B according to the second embodiment, a coaxial line can be used as the feeder line as in the first embodiment.
(実施の形態3)
図8は、本発明の実施の形態3によるデュアルバンドアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、図8では、図1(実施の形態1)に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態3に関わる部分を中心に説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of a dual-band antenna device according to
(実施の形態3によるデュアルバンドアンテナ装置Cに特徴的な構成)
図8に示すように、実施の形態3によるデュアルバンドアンテナ装置Cでは、図1(実施の形態1)に示した構成において、直線状の給電線2に代えた、直角に折り曲げた給電線25が設けられている。
(Configuration characteristic of dual-band antenna device C according to Embodiment 3)
As shown in FIG. 8, in the dual-band antenna device C according to the third embodiment, in the configuration shown in FIG. 1 (first embodiment), the
この構成によれば、ローバンドの周波数fLにおいて、逆Lアンテナとして動作するので、デュアルバンドアンテナ装置の低背化が可能になる。 According to this configuration, the dual-band antenna device can be reduced in height because it operates as an inverted L antenna at the low-band frequency f L.
なお、実施の形態1への適用例を示したが、実施の形態2にも同様に適用することができる。また、直角に折り曲げた給電線25は、同軸線路で構成してもよい。以下に、具体例として実施の形態1によるデュアルバンドアンテナ装置Aの応用例を示す。
In addition, although the application example to
(実施の形態4)
図9は、本発明の実施の形態4として、実施の形態1によるデュアルバンドアンテナ装置の応用例を示す斜視図である。なお、図9では、図1(実施の形態1)に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、筐体に関する説明は省略して、この実施の形態4に関わる部分を中心に説明する。
(Embodiment 4)
FIG. 9 is a perspective view showing an application example of the dual-band antenna device according to
(2つの無線システムを有する無線通信装置の構成)
図9において、基板26には、実施の形態1によるデュアルバンドアンテナ装置Aの他に、もう一つのアンテナ装置Dが並置されている。デュアルバンドアンテナ装置Aにおいて、高周波モジュール3の位置に設けてある27は、デュアルバンド無線システムを実現するGSMモジュールである。GSMモジュール27は、GSMの900MHz帯と1800MHz帯(1710〜1880MHz)を使用する。給電線2は、GSMモジュール27のアンテナ端子に接続されている。
(Configuration of wireless communication apparatus having two wireless systems)
In FIG. 9, in addition to the dual band antenna device A according to the first embodiment, another antenna device D is juxtaposed on the
もう一つのアンテナ装置Dにおいて、28は、DECTモジュールである。DECTモジュール28は、GSMモジュール27でのハイバンドの周波数(1800MHz帯)に近接した周波数帯(1880〜1900MHz)を使用するもう一つの無線システムである。DECTモジュール28のアンテナ端子に、給電線29を通して、ダイポールアンテナ30が接続されている。
In another antenna device D, 28 is a DECT module. The
なお、ダイポールアンテナ1とダイポールアンテナ30とは、互いの放射エレメントが鉛直面内において直交し、かつ鉛直線に対して45度傾いて配置されている。これは、実際の利用場面では、GSMの基地局やDECT子機が、ほぼ水平面に来る場合が多いと考えられるので、ヌル点が水平面に来るのを避けること目的とした措置である。
The
(2つの無線システムを有する無線通信装置の動作)
図9において、GSMモジュール27が1800MHz帯を使用する場合は、第1および第2放射エレメント1a,1bからなるダイポールアンテナ1を用いて送受信を行い、DECTモジュール28は、ダイポールアンテナ30を用いて送受信を行う。2つのアンテナともダイポールアンテナであるので、グランド導体4bを流れるアンテナ電流による結合は発生しない。
(Operation of wireless communication apparatus having two wireless systems)
In FIG. 9, when the
また、放射エレメントが直交していることと相まって、大きなアイソレーションを得ることができる。さらに、GSMモジュール27が900Mz帯を使用する場合は、給電線2と第1および第2の放射エレメント1a,1bからなるモノポールアンテナから放射される。
Moreover, coupled with the orthogonality of the radiating elements, a large isolation can be obtained. Further, when the
このように、実施の形態1によるデュアルバンドアンテナ装置Aを適用すれば、GSMモジュール27に接続されるアンテナがデュアルバンド構成ではあるが、放射エレメントの長さは、GSMモジュール27の1800MHz帯に合わせればよく、放射エレメントにトラップを入れてデュアルバンド化した従来技術よりも小型化できる。
As described above, when the dual-band antenna device A according to the first embodiment is applied, the antenna connected to the
なお、実施の形態4では、実施の形態1によるアンテナ装置Aの応用例を示したが、実施の形態2,3によるデュアルバンドアンテナ装置B,Cも同様の形態で使用することができる。 In the fourth embodiment, the application example of the antenna device A according to the first embodiment has been described. However, the dual band antenna devices B and C according to the second and third embodiments can also be used in the same manner.
以上のように、本発明にかかるデュアルバンドアンテナ装置は、デュアルバンド無線システムともう一つの無線システムとを内蔵する無線通信機器において、デュアルバンド無線システムのハイバンドがもう一つの無線システムの帯域とが近接する場合に、アンテナ電流による干渉を発生させず、かつ小型化が可能なデュアルバンドアンテナ装置として有用である。 As described above, the dual-band antenna device according to the present invention is a wireless communication device including a dual-band wireless system and another wireless system, and the high-band of the dual-band wireless system has the bandwidth of the other wireless system. When the antennas are close to each other, it is useful as a dual-band antenna device that can be reduced in size without causing interference due to antenna current.
A,B,C デュアルバンドアンテナ装置
1 ダイポールアンテナ
1a 第1の放射エレメント
1b 第2の放射エレメント
2 給電線(マイクロスリップ線路)
2a 給電線の信号導体
2b 給電線のグランド導体
3 高周波モジュール(高周波回路)
4a,4b グランド導体
5 第1のスイッチ
5a チップコンデンサ
5b チップコイル
6 第2のスイッチ
6a チップコンデンサ
6b チップコイル
20 第1のスイッチ
20a チップコンデンサ
20b チップコイル
21 第2のスイッチ
21a チップコンデンサ
21b チップコイル
24 基板
25 直角に折り曲げた給電線
26 基板
27 GSMモジュール
28 DECTモジュール
29 給電線(マイクロスリップ線路)
30 ダイポールアンテナ
D もう一つのアンテナ装置
A, B, C Dual-
2a Signal conductor of feeder line 2b Ground conductor of
4a,
30 Dipole antenna D Another antenna device
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