JP2010021618A - Antenna - Google Patents

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Masanori Yamaguchi
真功 山口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna which has a high degree of freedom for wiring in lines of a distribution circuit and can also be miniaturized. <P>SOLUTION: On a first substrate 2 located inside of a cylinder, a first antenna pattern 21 is arranged in a spiral pattern and a first distribution circuit 22 for supplying a signal to the first antenna pattern 21 is arranged. On a second substrate 3 located outside of the cylinder, a second antenna pattern 31 is arranged in a spiral pattern and separated from the first antenna pattern 21 with a spacing, and a second distribution circuit 32 for supplying a signal to the second antenna pattern 31 is arranged. Between the first distribution circuit 22 and the second distribution circuit 32, a ground layer 4 is arranged. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、衛星を利用した移動体通信の端末用アンテナとして用いられるヘリカルアンテナなど、分配回路を備えたアンテナに関する。   The present invention relates to an antenna having a distribution circuit, such as a helical antenna used as a terminal antenna for mobile communication using a satellite.

例えばヘリカルアンテナは、放射素子であるアンテナエレメントが螺旋状に配設されたアンテナであり、複数のアンテナエレメントを配設し、各アンテナエレメントに位相差を持たせて信号を給電するものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。このヘリカルアンテナは、誘電性の円筒部材の外周面に、送・受信波の3/4波長相当の長さのアンテナエレメントが、相互に間隔をおいて螺旋状に配設されている。また、このような円筒部材の下方に、各アンテナエレメントに90度の位相差を持たせて高周波信号を給電する分配回路が実装された回路基板が配設されている。そして、送信の際には、分配回路から各アンテナエレメントに対して、振幅が等しく位相が90度ずつ異なる信号が分配給電され、それぞれの信号が各アンテナエレメントで共振して、電磁波に変換され衛星などに送信される。また、受信の際には、衛星などから送信された信号が、振幅が等しく位相が90度ずつ異なる信号として各アンテナエレメントによって受信され、これらの信号が分配回路に送られて合成されるものである。なお、このようなヘリカルアンテナは、軸方向に強い円偏波を放射するようになっている。   For example, a helical antenna is an antenna in which antenna elements, which are radiating elements, are arranged in a spiral shape, and a plurality of antenna elements are arranged, and a signal is fed with each antenna element having a phase difference. (For example, refer to Patent Document 1). In this helical antenna, antenna elements having a length corresponding to 3/4 wavelength of transmitted / received waves are spirally arranged on the outer peripheral surface of a dielectric cylindrical member at intervals. A circuit board on which a distribution circuit for supplying a high-frequency signal with a phase difference of 90 degrees is provided for each antenna element is disposed below the cylindrical member. At the time of transmission, signals having the same amplitude and different phases by 90 degrees are distributed and fed from the distribution circuit to each antenna element, and each signal resonates at each antenna element and is converted into an electromagnetic wave. Sent to. At the time of reception, signals transmitted from satellites or the like are received by each antenna element as signals having the same amplitude and different phases by 90 degrees, and these signals are sent to a distribution circuit and synthesized. is there. Note that such a helical antenna radiates strong circularly polarized waves in the axial direction.

また、アンテナエレメントと分配回路とを一体化することで、ヘリカルアンテナの小型化を図ったものが知られている(例えば、特許文献2参照。)。すなわち、ヘリカルアンテナは携帯端末などに取り付けられるため、その収容容積が制限され、できるだけ小型化することが望まれる。しかしながら、特許文献1のヘリカルアンテナでは、アンテナエレメントが配設された円筒部材と、分配回路が実装された回路基板とが別体であるため、ヘリカルアンテナが大型化する。このため、基板の一方の面、つまり円筒状に形成した際に外側に位置する面に、複数のアンテナエレメントを配設し、このアンテナエレメントの下方の同一面上に分配回路パターンを配設したものである。
特開2001−053531号公報 特表2002−500457号公報
In addition, there is known a device in which a helical antenna is miniaturized by integrating an antenna element and a distribution circuit (see, for example, Patent Document 2). That is, since the helical antenna is attached to a portable terminal or the like, its accommodation volume is limited, and it is desired to make it as small as possible. However, in the helical antenna of Patent Document 1, since the cylindrical member on which the antenna element is disposed and the circuit board on which the distribution circuit is mounted are separate, the helical antenna is increased in size. For this reason, a plurality of antenna elements are disposed on one surface of the substrate, that is, a surface located outside when formed in a cylindrical shape, and a distribution circuit pattern is disposed on the same surface below the antenna element. Is.
JP 2001-053531 A Japanese translation of PCT publication No. 2002-500457

ところで、分配回路は、通信に使用される送・受信波の周波数などに応じて構成する必要がある。つまり、送・受信波の周波数などに応じて、インピーダンスなどを調整するとともに、通過ロスが低い適正な分配回路を構成する必要がある。これに対して、上記特許文献2のヘリカルアンテナでは、アンテナエレメントと同一面上に分配回路を配設するため、その配設面積が制限され、分配回路の線路の配線自由度が低い。このため、送・受信波の周波数によっては、適正な分配回路を配設することが困難な場合が生じる。例えば、1.0GHz程度の低い周波数では長い線路長を要し、通過ロスを低減するには幅広の線路が望ましいが、配設面積が小さく制限されているため、このような線路の分配回路を配設することが困難となる。あるいは、適正な分配回路を配設するには、分配回路の配設面積を大きくする必要があり、ヘリカルアンテナ全体が大型化する。   By the way, the distribution circuit needs to be configured according to the frequency of transmission / reception waves used for communication. In other words, it is necessary to adjust the impedance and the like according to the frequency of the transmitted / received wave and configure an appropriate distribution circuit with low passage loss. On the other hand, in the helical antenna of Patent Document 2, since the distribution circuit is disposed on the same plane as the antenna element, the area of the distribution circuit is limited, and the wiring flexibility of the lines of the distribution circuit is low. For this reason, depending on the frequency of the transmission / reception wave, it may be difficult to arrange an appropriate distribution circuit. For example, a long line length is required at a frequency as low as about 1.0 GHz, and a wide line is desirable to reduce the passage loss. However, since the arrangement area is limited, the distribution circuit for such a line is used. It becomes difficult to arrange. Alternatively, in order to arrange an appropriate distribution circuit, it is necessary to increase the distribution area of the distribution circuit, and the entire helical antenna becomes large.

そこでこの発明は、分配回路の線路の配線自由度が高く、しかもより小型化が可能なアンテナを提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an antenna that has a high degree of freedom in wiring of a line of a distribution circuit and can be further downsized.

上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、基板に配設された第1のアンテナエレメントと第2のアンテナエレメントと、前記第1のアンテナエレメントに信号を給電する第1の分配回路と、前記第1の分配回路が配設された面と対向する面に配設され、前記第2のアンテナエレメントに信号を給電する第2の分配回路と、前記第1の分配回路と第2の分配回路との間に配設された接地層と、を備えることを特徴とするアンテナである。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a first antenna element and a second antenna element disposed on a substrate, and a first distribution for feeding a signal to the first antenna element. A circuit, a second distribution circuit disposed on a surface opposite to the surface on which the first distribution circuit is disposed, and supplying a signal to the second antenna element; the first distribution circuit; And an earth layer disposed between the two distribution circuits.

この発明によれば、第1の分配回路と第2の分配回路とが対向して配設され、しかも、第1の分配回路と第2の分配回路との間に接地層が配設された三層構造となる。   According to the present invention, the first distribution circuit and the second distribution circuit are disposed to face each other, and the ground layer is disposed between the first distribution circuit and the second distribution circuit. It has a three-layer structure.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のアンテナにおいて、前記基板の一方の面に、前記第1のアンテナエレメントと第1の分配回路とが配設され、前記基板の他方の面に、前記第2のアンテナエレメントと第2の分配回路とが配設され、前記基板は筒状に形成することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the antenna according to the first aspect, the first antenna element and the first distribution circuit are disposed on one surface of the substrate, and the other surface of the substrate. In addition, the second antenna element and the second distribution circuit are disposed, and the substrate is formed in a cylindrical shape.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のアンテナにおいて、前記基板が、前記第1のアンテナエレメントと第1の分配回路とが配設された第1の基板と、前記第2のアンテナエレメントと第2の分配回路とが配設された第2の基板と、からなることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the antenna according to the first or second aspect, the substrate includes a first substrate on which the first antenna element and a first distribution circuit are disposed, and the first substrate. And a second substrate on which two antenna elements and a second distribution circuit are arranged.

請求項4に記載の発明は、請求項1または2に記載のアンテナにおいて、前記基板がひとつの基板から構成されている、ことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the antenna according to the first or second aspect, the substrate is composed of a single substrate.

請求項1に記載の発明によれば、対向する2つの面に分けて分配回路を配設するとともに、両分配回路の間に接地層を設けたため、接地層の面積を縮小することなく、分配回路の配設面積を広く確保することができる。つまり、基板の端部などを配設部として分配回路を配設する場合に、その配設部の両面を分配回路の配設面とすることができるため、分配回路の線路の配線自由度が高くなる。この結果、同じ大きさの配設部に対して、片面のみに配設する場合の2倍程度の配設面積が確保されるため、送・受信波の周波数に応じた長い線路や、幅広の線路の分配回路を配設することが、容易に可能となる。また、片面のみに分配回路を配設する場合に比べ本発明は、半分程度の配設部を確保すればよいため、アンテナを小型化することが可能となる。さらに、2つの分配回路で接地層を挟んだ三層構造となるため、強度、剛性が高まる。この結果、基板として薄い基板材や低強度の基板材を用いても、所定の強度、剛性を確保することが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, the distribution circuit is divided into two opposing surfaces, and the ground layer is provided between the two distribution circuits. Therefore, the distribution can be performed without reducing the area of the ground layer. A wide circuit area can be secured. In other words, when the distribution circuit is arranged using the end portion of the substrate as the arrangement portion, both sides of the arrangement portion can be used as the distribution surface of the distribution circuit. Get higher. As a result, the arrangement area of the same size is ensured about twice as much as the arrangement area only on one side, so that a long line corresponding to the frequency of the transmission / reception wave, It is possible to easily arrange a distribution circuit for the line. Further, compared with the case where the distribution circuit is provided only on one side, the present invention only requires about half of the arrangement portion, so that the antenna can be reduced in size. In addition, since the ground layer is sandwiched between the two distribution circuits, the strength and rigidity are increased. As a result, even if a thin substrate material or a low-strength substrate material is used as the substrate, it is possible to ensure predetermined strength and rigidity.

請求項2に記載の発明によれば、基板を筒状に形成して円筒状のカバーに挿入などすることで、ヘリカルアンテナやホイップアンテナなどを容易に製作することが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to easily manufacture a helical antenna, a whip antenna, or the like by forming the substrate into a cylindrical shape and inserting the substrate into a cylindrical cover.

請求項3に記載の発明によれば、二枚の基板から構成されているため、薄い基板材や低強度の基板材を用いても、所定の強度、剛性を確保することが可能となる。また、それぞれにアンテナエレメントと分配回路が配設された基板を重ね合わせるだけで、アンテナを容易に製作することができる。   According to the third aspect of the present invention, since it is composed of two substrates, it is possible to ensure predetermined strength and rigidity even if a thin substrate material or a low strength substrate material is used. Moreover, an antenna can be easily manufactured only by superimposing the board | substrate with which the antenna element and the distribution circuit were each arrange | positioned.

請求項4に記載の発明によれば、基板がひとつの基板から構成されているため、アンテナが薄型化し、より軽量化、小型化することが可能となる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the substrate is composed of a single substrate, the antenna can be made thinner, more lightweight and smaller.

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。   The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.

(実施の形態1)
図1〜6は、この実施の形態に係るヘリカルアンテナ(アンテナ)1を示す図である。このヘリカルアンテナ1は、円筒状の基板にアンテナエレメントが螺旋状に配設されたアンテナであり、主として、第1の基板2と、第2の基板3と、グランド層(接地層)4とを備えている。
(Embodiment 1)
FIGS. 1-6 is a figure which shows the helical antenna (antenna) 1 which concerns on this embodiment. This helical antenna 1 is an antenna in which antenna elements are spirally arranged on a cylindrical substrate, and mainly includes a first substrate 2, a second substrate 3, and a ground layer (ground layer) 4. I have.

図2は、第1の基板2の展開図であり、この第1の基板2は、ポリイミドなど曲げやすく円筒状に形成可能な材料で構成されたシート状で、略平行四辺形のエレメント配設部2Aと、このエレメント配設部2Aの下方に位置する略長方形の分配回路配設部2Bとが、一体的に形成されている。エレメント配設部2Aの傾斜角θ、つまり平行四辺形の底辺と側辺とのなす角および長さLは、第1の基板2を螺旋状に巻いて円筒状に形成した際に、所定の巻き数と円筒長さが得られるように設定されている。また、エレメント配設部2Aの表面には、2つの第1のアンテナパターン(第1のアンテナエレメント)21が、後述するような所定の間隔を置いて平行に配設されている。   FIG. 2 is a development view of the first substrate 2. The first substrate 2 is a sheet shape made of a material that can be easily bent and formed into a cylindrical shape such as polyimide, and is provided with substantially parallelogram elements. The portion 2A and a substantially rectangular distribution circuit arrangement portion 2B located below the element arrangement portion 2A are integrally formed. The inclination angle θ of the element placement portion 2A, that is, the angle and the length L formed by the base and side of the parallelogram are predetermined when the first substrate 2 is spirally wound and formed into a cylindrical shape. The number of turns and the cylinder length are set. Further, two first antenna patterns (first antenna elements) 21 are arranged in parallel on the surface of the element arrangement portion 2A at a predetermined interval as will be described later.

この第1のアンテナパターン21は、導電性部材例えば銅箔で構成され、略直線状の第1の送信パターン21Aと第1の受信パターン21Bとを備え、それらが分配回路配設部2B側である下端部で接続されている。第1の送信パターン21Aの長さは、送信帯域の周波数で共振するように、例えば、送信波の3/4波長相当に設定され、第1の受信パターン21Bの長さは、受信帯域の周波数で共振するように、例えば、受信波の3/4波長相当に設定されている。ここで、この実施の形態では、送信帯域の周波数が受信帯域の周波数よりも低く、第1の送信パターン21Aが第1の受信パターン21Bよりも長く設定されている。   The first antenna pattern 21 is composed of a conductive member, for example, copper foil, and includes a substantially linear first transmission pattern 21A and a first reception pattern 21B, which are arranged on the distribution circuit arrangement part 2B side. Connected at some lower end. For example, the length of the first transmission pattern 21A is set to correspond to 3/4 wavelength of the transmission wave so as to resonate at the frequency of the transmission band, and the length of the first reception pattern 21B is the frequency of the reception band. For example, it is set to be equivalent to 3/4 wavelength of the received wave. Here, in this embodiment, the frequency of the transmission band is set lower than the frequency of the reception band, and the first transmission pattern 21A is set longer than the first reception pattern 21B.

分配回路配設部2Bは、図3で示す領域で、その表面には、第1の分配回路22が配設されている。この第1の分配回路22は、2つの第1のアンテナパターン21に接続され、後述するようにして、各第1のアンテナパターン21に対して信号を送受信する回路であり、導電性部材例えば銅箔から構成されている。また、分配回路配設部2Bには接続用孔2Cが形成され、後述するようにグランド層4と重ねた際に、この接続用孔2Cからグランド層4が臨むようになっている。   The distribution circuit arrangement portion 2B is an area shown in FIG. 3, and the first distribution circuit 22 is arranged on the surface thereof. The first distribution circuit 22 is a circuit that is connected to two first antenna patterns 21 and transmits / receives signals to / from each first antenna pattern 21 as described later. It is composed of foil. Further, a connection hole 2C is formed in the distribution circuit arrangement portion 2B, and the ground layer 4 faces the connection hole 2C when it is overlapped with the ground layer 4 as will be described later.

図4は、第2の基板3の展開図であり、この第2の基板3は、第1の基板2と線対称な形状をしており、第1の基板2と同等の構成となっている。すなわち、エレメント配設部3Aの表面に、2つの第2のアンテナパターン(第2のアンテナエレメント)31が配設され、分配回路配設部3Bの表面に、第2の分配回路32が配設されている。ここで、第2のアンテナパターン31は、第1の送信パターン21Aに相当する第2の送信パターン31Aと、第1の受信パターン21Bに相当する第2の受信パターン31Bとから構成されている。また、第1の基板2と第1の基板3とを重ねた際に、第1のアンテナパターン21と第2のアンテナパターン31とが交互に位置し、かつ、所定の間隔を隔てて位置するように、第1のアンテナパターン21と第2のアンテナパターン31とが配設されている。   FIG. 4 is a development view of the second substrate 3, and the second substrate 3 has a shape symmetrical to the first substrate 2 and has the same configuration as the first substrate 2. Yes. That is, two second antenna patterns (second antenna elements) 31 are arranged on the surface of the element arrangement portion 3A, and the second distribution circuit 32 is arranged on the surface of the distribution circuit arrangement portion 3B. Has been. Here, the second antenna pattern 31 includes a second transmission pattern 31A corresponding to the first transmission pattern 21A and a second reception pattern 31B corresponding to the first reception pattern 21B. In addition, when the first substrate 2 and the first substrate 3 are overlapped, the first antenna patterns 21 and the second antenna patterns 31 are alternately positioned with a predetermined interval therebetween. As described above, the first antenna pattern 21 and the second antenna pattern 31 are provided.

第1の分配回路22および第2の分配回路32は、各アンテナパターン21、31に対して、振幅が等しく位相が順次90度ずつ異なる信号、つまり0度、90度、180度、270度の信号を入出力するように構成されている。すなわち、送信の際には、送信波信号を振幅が等しく位相が順次90度ずつ異なる信号として、各アンテナパターン21、31の送信パターン21A、31Aに出力、給電する。例えば、一方(図2中左側)の第1のアンテナパターン21の第1の送信パターン21Aには、位相が0度の信号を出力し、一方(図4中右側)の第2のアンテナパターン31の第2の送信パターン31Aには、位相が90度の信号を出力し、他方(図2中右側)の第1のアンテナパターン21の第1の送信パターン21Aには、位相が180度の信号を出力し、他方(図4中左側)の第2のアンテナパターン31の第2の送信パターン31Aには、位相が270度の信号を出力する。また、受信の際には、各アンテナパターン21、31の受信パターン21B、31Bで受信された振幅が等しく位相が順次90度ずつ異なる信号を、合成して受信波信号を生成するものである。このように、2つの分配回路22、32によって、4つのアンテナパターン21、31に対して信号の入出力を行っており、言い換えると、4つのアンテナパターン21、31に対する分配回路が2つの分配回路22、32に分けて構成されている。   The first distribution circuit 22 and the second distribution circuit 32 are signals having the same amplitude and sequentially different phases by 90 degrees with respect to the antenna patterns 21 and 31, that is, 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees. It is configured to input and output signals. That is, at the time of transmission, the transmission wave signal is output and supplied to the transmission patterns 21A and 31A of the antenna patterns 21 and 31 as signals having the same amplitude and different phases by 90 degrees sequentially. For example, a signal having a phase of 0 degree is output to the first transmission pattern 21A of the first antenna pattern 21 on one side (left side in FIG. 2), and the second antenna pattern 31 on one side (right side in FIG. 4). A signal having a phase of 90 degrees is output to the second transmission pattern 31A, and a signal having a phase of 180 degrees is output to the first transmission pattern 21A of the first antenna pattern 21 of the other (right side in FIG. 2). And a signal having a phase of 270 degrees is output to the second transmission pattern 31A of the second antenna pattern 31 on the other side (left side in FIG. 4). Further, at the time of reception, signals received by the reception patterns 21B and 31B of the antenna patterns 21 and 31 having the same amplitude and different phases by 90 degrees are combined to generate a reception wave signal. In this manner, signals are input / output to / from the four antenna patterns 21 and 31 by the two distribution circuits 22 and 32. In other words, the distribution circuits for the four antenna patterns 21 and 31 are two distribution circuits. 22 and 32.

また、第1の分配回路22および第2の分配回路32には、図3、5に示すように、それぞれ第1の貫通孔22a、第2の貫通孔32aが形成されている。この第1の貫通孔22aと第2の貫通孔32aは、同径で、第1の基板2と第1の基板3とを重ねた際に、同心に位置するように形成されている。   Further, as shown in FIGS. 3 and 5, the first distribution circuit 22 and the second distribution circuit 32 are respectively formed with a first through hole 22a and a second through hole 32a. The first through hole 22a and the second through hole 32a have the same diameter, and are formed so as to be concentric when the first substrate 2 and the first substrate 3 are overlapped.

グランド層4は、導電性部材例えば銅箔で構成され、分配回路配設部2B、3Bに挟まれた状態で、第1の貫通孔22aおよび第2の貫通孔32aと同心に位置するように、貫通孔が形成されている。この貫通孔は、第1の貫通孔22aよりも大径で、後述する芯線102がグランド層4に接触しないようになっている。   The ground layer 4 is made of a conductive member such as copper foil, and is positioned concentrically with the first through hole 22a and the second through hole 32a in a state sandwiched between the distribution circuit arrangement portions 2B and 3B. A through hole is formed. The through hole has a larger diameter than the first through hole 22a, and a core wire 102 to be described later does not come into contact with the ground layer 4.

このような第1の基板2と第2の基板3とグランド層4とを重ねて、ヘリカルアンテナ1が構成されている。すなわち、第1の基板2の裏面と第2の基板3の裏面とを合わせ、分配回路配設部2B、3Bでグランド層4を挟んだ状態で、第1の基板2と第2の基板3とが重ねられている。そして、このような重ね基板を、第1の基板2が内側に位置するように螺旋状に巻いて円筒状にし、その両端部が固定されてヘリカルアンテナ1が形成されている。このような状態では、円筒状の重ね基板の内面に、2つの第1のアンテナパターン21が螺旋状に配設され、第1の分配回路22が円筒状に配設されている。同様に、重ね基板の外面に、2つの第2のアンテナパターン31が螺旋状に配設され、第2の分配回路32が円筒状に配設されている。さらに、第1のアンテナパターン21と第2のアンテナパターン31とが交互に位置し、かつ、第1のアンテナパターン21と第2のアンテナパターン31とが所定の一定間隔を隔てて配設されている。また、第1の分配回路22と第2の分配回路32とが対向し、両分配回路22、32に挟まれるように、第1の基板2と第2の基板3との間にグランド層4が配設されている。   The helical antenna 1 is configured by overlapping the first substrate 2, the second substrate 3, and the ground layer 4. That is, the back surface of the first substrate 2 and the back surface of the second substrate 3 are combined, and the first substrate 2 and the second substrate 3 are placed with the ground layer 4 sandwiched between the distribution circuit arrangement portions 2B and 3B. Are superimposed. Then, such a stacked substrate is spirally wound so that the first substrate 2 is positioned inside, and is formed into a cylindrical shape, and both ends thereof are fixed to form the helical antenna 1. In such a state, two first antenna patterns 21 are spirally arranged on the inner surface of the cylindrical overlapping substrate, and the first distribution circuit 22 is cylindrically arranged. Similarly, two second antenna patterns 31 are arranged in a spiral shape on the outer surface of the overlapping substrate, and a second distribution circuit 32 is arranged in a cylindrical shape. Furthermore, the first antenna pattern 21 and the second antenna pattern 31 are alternately positioned, and the first antenna pattern 21 and the second antenna pattern 31 are arranged at a predetermined constant interval. Yes. Further, the ground layer 4 is disposed between the first substrate 2 and the second substrate 3 so that the first distribution circuit 22 and the second distribution circuit 32 face each other and are sandwiched between the two distribution circuits 22 and 32. Is arranged.

ここで、第1の基板2と第2の基板3とグランド層4の積層状態を図6に示す。この図に示すように、分配回路配設部2B、3Bにおいては、ヘリカルアンテナ1の内面側から順次、第1の分配回路22、接着層、第1の基板2、接着層、グランド層4、接着層、第2の基板3、接着層、第2の分配回路32となっている。また、エレメント配設部2A、3Aにおいては、内面側から順次、第1のアンテナパターン21、接着層、第1の基板2、接着フィルム、第2の基板3、接着層、第2のアンテナパターン31となっている。   Here, FIG. 6 shows a stacked state of the first substrate 2, the second substrate 3, and the ground layer 4. As shown in this figure, in the distribution circuit arrangement portions 2B and 3B, the first distribution circuit 22, the adhesive layer, the first substrate 2, the adhesive layer, the ground layer 4, in order from the inner surface side of the helical antenna 1, The adhesive layer, the second substrate 3, the adhesive layer, and the second distribution circuit 32 are provided. In the element arrangement portions 2A and 3A, the first antenna pattern 21, the adhesive layer, the first substrate 2, the adhesive film, the second substrate 3, the adhesive layer, and the second antenna pattern are sequentially arranged from the inner surface side. 31.

このようなヘリカルアンテナ1は、円筒外に円筒状のカバーが装着されて、携帯端末に取り付けられる。また、分配回路配設部2B、3Bとグランド層4とを貫通する固定用孔1Aが形成され、この固定用孔1Aにカバーの固定部が嵌合することで、ヘリカルアンテナ1が筒状に固定される。そして、携帯端末内の送受信回路に、第1の分配回路22の入出力ポートが接続され、第1の分配回路22を介して第2の分配回路32が送受信回路に接続されている。すなわち、図3に示すように、送受信回路からのケーブル100の網線101が、接続用孔2Cから臨むグランド層4にハンダにより接続され、さらにケーブル100の芯線102が、貫通孔22a、32aを通り周りの導電性部材例えば銅箔にハンダにより接続されている。   Such a helical antenna 1 is attached to a portable terminal with a cylindrical cover mounted outside the cylinder. Also, a fixing hole 1A that penetrates the distribution circuit arrangement portions 2B and 3B and the ground layer 4 is formed, and the fixing portion of the cover is fitted into the fixing hole 1A, so that the helical antenna 1 is formed into a cylindrical shape. Fixed. The input / output port of the first distribution circuit 22 is connected to the transmission / reception circuit in the portable terminal, and the second distribution circuit 32 is connected to the transmission / reception circuit via the first distribution circuit 22. That is, as shown in FIG. 3, the net wire 101 of the cable 100 from the transmission / reception circuit is connected by solder to the ground layer 4 facing the connection hole 2C, and the core wire 102 of the cable 100 passes through the through holes 22a and 32a. It is connected to a conductive member around the street, such as a copper foil, by soldering.

次に、このような構成のヘリカルアンテナ1の作用について説明する。   Next, the operation of the thus configured helical antenna 1 will be described.

まず、送信の際には、携帯端末内の送受信回路から分配回路22、32に送信波信号が伝達されると、上記のように分配回路22、32によって、振幅が等しく位相が順次90度ずつ異なる信号が、各アンテナパターン21、31の送信パターン21A、31Aに出力される。これにより、各信号がそれぞれの送信パターン21A、31Aで共振し、電磁波に変換されて放射される。そして、4つの送信パターン21A、31Aから放射された電磁波が空間で合成されて、所定の高周波信号として送信される。また、受信の際には、衛星などから送信された高周波信号が各アンテナパターン21、31の受信パターン21B、31Bによって受信される。このとき、4つの受信パターン21B、31Bで受信される信号は、上記のように、振幅が等しく位相がそれぞれ順次90度ずつ異なる信号であり、これらの信号が分配回路22、32で合成され、受信波信号として携帯端末内の送受信回路に伝達されるものである。   First, at the time of transmission, when a transmission wave signal is transmitted from the transmission / reception circuit in the portable terminal to the distribution circuits 22 and 32, the distribution circuits 22 and 32, as described above, have the same amplitude and phases of 90 degrees sequentially. Different signals are output to the transmission patterns 21A and 31A of the antenna patterns 21 and 31, respectively. Thereby, each signal resonates in the respective transmission patterns 21A and 31A, is converted into an electromagnetic wave, and is radiated. The electromagnetic waves radiated from the four transmission patterns 21A and 31A are combined in space and transmitted as a predetermined high-frequency signal. At the time of reception, a high-frequency signal transmitted from a satellite or the like is received by the reception patterns 21B and 31B of the antenna patterns 21 and 31, respectively. At this time, the signals received by the four reception patterns 21B and 31B are signals having the same amplitude and different phases by 90 degrees as described above, and these signals are synthesized by the distribution circuits 22 and 32, The received wave signal is transmitted to a transmission / reception circuit in the portable terminal.

以上のように、このヘリカルアンテナ1によれば、4つのアンテナパターン21、31に対する分配回路を2つの分配回路22、32に分けて構成し、それらを重ねて配設するため、ヘリカルアンテナ1を小型化することが可能となる。すなわち、2つの分配回路22、32をひとつの面に配設する場合、2つの分配回路配設部2B、3Bに相当する程度の配設部を要する。これに対して、この実施の形態によれば、2つの分配回路22、32の配設に要する面積の半分程度の面積の分配回路配設部2B、3Bを有すればよいため、ヘリカルアンテナ1を小型化することができる。一方、ヘリカルアンテナ1の大きさが規定され、分配回路を配設する配設部の大きさが制限されている場合でも、その両面をそれぞれ分配回路配設部2B、3Bとして分配回路22、32を配設するため、分配回路の線路の配線自由度が高くなる。つまり、各分配回路22、32を配設できる面積が従来の2倍程度に広くなり、その配線自由度が高くなる。この結果、送・受信波の周波数や、要求される通信品質などに応じて、柔軟に分配回路を配設することが容易に可能となる。例えば、送・受信波が、1.0GHz程度の低い周波数になったとしても、ヘリカルアンテナ1を大きくすることなく適正な分配回路を容易に配設することが可能となり、また、線路間の結合を解消したり、線路を幅広にして通過ロスを低減したりすることが、容易に可能となる。さらに、分配回路22、32の多段化による広帯域化などが可能となる。   As described above, according to the helical antenna 1, the distribution circuit for the four antenna patterns 21 and 31 is divided into the two distribution circuits 22 and 32, and these are arranged to be overlapped. It becomes possible to reduce the size. That is, when the two distribution circuits 22 and 32 are arranged on one surface, an arrangement portion corresponding to the two distribution circuit arrangement portions 2B and 3B is required. On the other hand, according to this embodiment, since it is only necessary to have the distribution circuit arrangement portions 2B and 3B having an area about half the area required for the arrangement of the two distribution circuits 22 and 32, the helical antenna 1 Can be miniaturized. On the other hand, even when the size of the helical antenna 1 is defined and the size of the arrangement portion where the distribution circuit is arranged is limited, the distribution circuits 22 and 32 are arranged on the both surfaces as distribution circuit arrangement portions 2B and 3B, respectively. Therefore, the degree of freedom of wiring of the distribution circuit line is increased. That is, the area where each of the distribution circuits 22 and 32 can be disposed is about twice as large as that of the conventional one, and the wiring flexibility is increased. As a result, it is possible to easily arrange the distribution circuit flexibly according to the frequency of the transmission / reception wave, the required communication quality, and the like. For example, even if the transmission / reception wave has a low frequency of about 1.0 GHz, it is possible to easily arrange an appropriate distribution circuit without increasing the helical antenna 1, and the coupling between the lines. It is possible to easily eliminate or reduce the passage loss by widening the line. In addition, it is possible to increase the bandwidth by providing the distribution circuits 22 and 32 in multiple stages.

また、分配回路配設部2B、3Bにおいては、グランド層4を挟んだ三層構造となるため、強度、剛性が高まる。この結果、第1の基板2および第2の基板3として、薄い基板材やポリイミドなどの低強度、低剛性の基板材を用いても、所定の強度、剛性を確保することが可能となる。   Further, since the distribution circuit arrangement portions 2B and 3B have a three-layer structure with the ground layer 4 interposed therebetween, the strength and rigidity are increased. As a result, even if a low-strength, low-rigidity substrate material such as a thin substrate material or polyimide is used as the first substrate 2 and the second substrate 3, predetermined strength and rigidity can be ensured.

(実施の形態2)
この実施の形態では、アンテナエレメントを配設する基板がひとつの基板で構成されている点で、実施の形態1と構成が異なる。ここで、実施の形態1と同等の構成については、同一符号を付することでその説明を省略し、以下の実施の形態においても同様とする。
(Embodiment 2)
This embodiment is different from the first embodiment in that the substrate on which the antenna element is disposed is composed of a single substrate. Here, about the structure equivalent to Embodiment 1, the description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol, and it is the same also in the following embodiments.

すなわち、図7に示すように、分配回路配設部2B、3Bにおいては、ヘリカルアンテナ1の内面側から順次、第1の分配回路22、第1の基板2、接着層、グランド層4、接着層、第2の基板3、第2の分配回路32となっている。また、エレメント配設部2A、3Aにおいては、内面側から順次、第1のアンテナパターン21、第1の基板2、第2のアンテナパターン31となっている。このような構成によれば、ひとつの基板2の両面にそれぞれアンテナパターン21、31が配設されているため、ヘリカルアンテナ1が薄型化し、より軽量化、小型化することが可能となる。   That is, as shown in FIG. 7, in the distribution circuit arrangement portions 2B and 3B, in order from the inner surface side of the helical antenna 1, the first distribution circuit 22, the first substrate 2, the adhesive layer, the ground layer 4, and the adhesive The layer, the second substrate 3 and the second distribution circuit 32 are formed. In addition, in the element arrangement portions 2A and 3A, the first antenna pattern 21, the first substrate 2, and the second antenna pattern 31 are sequentially formed from the inner surface side. According to such a configuration, since the antenna patterns 21 and 31 are disposed on both surfaces of the single substrate 2, the helical antenna 1 can be made thinner, lighter and smaller.

(実施の形態3)
図8は、この実施の形態に係るフィルムアンテナ(アンテナ)10を示す平面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a plan view showing a film antenna (antenna) 10 according to this embodiment.

この実施の形態では、第1の基板2と第2の基板3がともに長方形状で、第1の基板2の表面に第1のアンテナパターン21と第1の分配回路22が配設され、第2の基板3の表面に第2のアンテナパターン31と第2の分配回路32が配設されている。そして、図9に示すように、第1の分配回路22が配設されている部分の裏面と、第2の分配回路32が配設されている部分の裏面とを重ね合わせることで、第1の基板2と第2の基板3とが接続されている。また、第1の基板2と第2の基板3の重なり部を貫通する貫通孔10Aが形成され、実施の形態1と同様に、この貫通孔10Aにケーブル100の芯線102が通され、芯線102が分配回路22、32に接続されている。   In this embodiment, the first substrate 2 and the second substrate 3 are both rectangular, and the first antenna pattern 21 and the first distribution circuit 22 are disposed on the surface of the first substrate 2. A second antenna pattern 31 and a second distribution circuit 32 are disposed on the surface of the second substrate 3. Then, as shown in FIG. 9, the first back surface of the portion where the first distribution circuit 22 is disposed and the back surface of the portion where the second distribution circuit 32 are disposed are overlapped. The substrate 2 and the second substrate 3 are connected. Further, a through hole 10A that penetrates the overlapping portion of the first substrate 2 and the second substrate 3 is formed, and the core wire 102 of the cable 100 is passed through the through hole 10A as in the first embodiment, and the core wire 102 Are connected to the distribution circuits 22 and 32.

このような構成のフィルムアンテナ10によれば、第1の分配回路22と第2の分配回路32とが対向して重なるように配設されているため、分配回路22、32の配設領域、占有空間を小さくしてフィルムアンテナ10を小型化することが可能となる。   According to the film antenna 10 having such a configuration, since the first distribution circuit 22 and the second distribution circuit 32 are disposed so as to face each other and overlap, The occupied space can be reduced and the film antenna 10 can be reduced in size.

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、第1の基板2に2つの第1のアンテナパターン21が配設され、第2の基板3に2つの第2のアンテナパターン31が配設されているが、送受信する信号の位相差、位相差数に応じた数のアンテナパターン21、31を配設すればよい。また、第1のアンテナパターン21と第2のアンテナパターン31とが交互に位置するように配設されているが、第1のアンテナパターン21同士を隣接して配設し、その隣に第2のアンテナパターン31同士を隣接したり、第1のアンテナパターン21間に2つの第2のアンテナパターン31を配設したりしてもよい。さらに、アンテナパターンと分配回路の配設数は上記に限らず、例えば、第1の基板2にひとつの第1のアンテナパターン21を配設し、第2の基板3に3つの第2のアンテナパターン31を配設したり、異なる数の分配回路を第1の基板2と第2の基板3に配設してもよい。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration is not limited to the above embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, Included in the invention. For example, in the above-described embodiment, two first antenna patterns 21 are disposed on the first substrate 2, and two second antenna patterns 31 are disposed on the second substrate 3. The number of antenna patterns 21 and 31 corresponding to the phase difference of signals to be transmitted and received and the number of phase differences may be provided. In addition, the first antenna pattern 21 and the second antenna pattern 31 are arranged alternately, but the first antenna patterns 21 are arranged adjacent to each other, and the second antenna pattern is adjacent to the second antenna pattern 21. The antenna patterns 31 may be adjacent to each other, or two second antenna patterns 31 may be disposed between the first antenna patterns 21. Further, the number of antenna patterns and distribution circuits is not limited to the above. For example, one first antenna pattern 21 is arranged on the first substrate 2, and three second antennas are arranged on the second substrate 3. The pattern 31 may be arranged, or different numbers of distribution circuits may be arranged on the first substrate 2 and the second substrate 3.

以上のように、この発明に係るアンテナは、送・受信波の周波数などに柔軟に対応することが可能で、しかもより小型化が可能なものとして極めて有用である。   As described above, the antenna according to the present invention can be flexibly adapted to the frequency of transmitted / received waves and is extremely useful as a device that can be further downsized.

この発明の実施の形態1に係るヘリカルアンテナを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the helical antenna which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1のヘリカルアンテナの第1の基板の展開図である。FIG. 2 is a development view of a first substrate of the helical antenna of FIG. 1. 図2の第1の基板の分配回路配設部の拡大図である。It is an enlarged view of the distribution circuit arrangement | positioning part of the 1st board | substrate of FIG. 図1のヘリカルアンテナの第2の基板の展開図である。FIG. 3 is a development view of a second substrate of the helical antenna of FIG. 1. 図4の第2の基板の分配回路配設部の拡大図である。It is an enlarged view of the distribution circuit arrangement | positioning part of the 2nd board | substrate of FIG. 図1のヘリカルアンテナの積層状態を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the lamination | stacking state of the helical antenna of FIG. この発明の実施の形態2に係るヘリカルアンテナの積層状態を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the lamination | stacking state of the helical antenna which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係るフィルムアンテナの平面図である。It is a top view of the film antenna which concerns on Embodiment 3 of this invention. 図8のフィルムアンテナの正面図である。It is a front view of the film antenna of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ヘリカルアンテナ(アンテナ)
2 第1の基板
21 第1のアンテナパターン(第1のアンテナエレメント)
22 第1の分配回路
22a 第1の貫通孔
3 第2の基板
31 第2のアンテナパターン(第2のアンテナエレメント)
32 第2の分配回路
32a 第2の貫通孔
2A、3A エレメント配設部
2B、3B 分配回路配設部
4 グランド層(接地層)
1 Helical antenna (antenna)
2 1st board | substrate 21 1st antenna pattern (1st antenna element)
22 1st distribution circuit 22a 1st through-hole 3 2nd board | substrate 31 2nd antenna pattern (2nd antenna element)
32 2nd distribution circuit 32a 2nd through-hole 2A, 3A Element arrangement | positioning part 2B, 3B Distribution circuit arrangement | positioning part 4 Ground layer (grounding layer)

Claims (4)

基板に配設された第1のアンテナエレメントと第2のアンテナエレメントと、
前記第1のアンテナエレメントに信号を給電する第1の分配回路と、
前記第1の分配回路が配設された面と対向する面に配設され、前記第2のアンテナエレメントに信号を給電する第2の分配回路と、
前記第1の分配回路と第2の分配回路との間に配設された接地層と、
を備えることを特徴とするアンテナ。
A first antenna element and a second antenna element disposed on the substrate;
A first distribution circuit for feeding a signal to the first antenna element;
A second distribution circuit disposed on a surface opposite to the surface on which the first distribution circuit is disposed and supplying a signal to the second antenna element;
A ground layer disposed between the first distribution circuit and the second distribution circuit;
An antenna comprising:
前記基板の一方の面に、前記第1のアンテナエレメントと第1の分配回路とが配設され、
前記基板の他方の面に、前記第2のアンテナエレメントと第2の分配回路とが配設され、前記基板は筒状に形成することを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
The first antenna element and the first distribution circuit are disposed on one surface of the substrate,
The antenna according to claim 1, wherein the second antenna element and the second distribution circuit are disposed on the other surface of the substrate, and the substrate is formed in a cylindrical shape.
前記基板が、前記第1のアンテナエレメントと第1の分配回路とが配設された第1の基板と、
前記第2のアンテナエレメントと第2の分配回路とが配設された第2の基板と、からなることを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載のアンテナ。
A first substrate on which the first antenna element and a first distribution circuit are disposed; and
3. The antenna according to claim 1, comprising: a second substrate on which the second antenna element and a second distribution circuit are arranged. 4.
前記基板がひとつの基板から構成されている、ことを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載のアンテナ。
The antenna according to claim 1, wherein the substrate is composed of a single substrate.
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