JP2010087853A

JP2010087853A - アンテナ

Info

Publication number: JP2010087853A
Application number: JP2008254911A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Furuya; 洋高古屋; Yasushi Kan; 寧官
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: JP5133186B2

Abstract

【課題】本発明は、デジタル家電への搭載が容易な平面アンテナにおいて、低ＶＳＷＲ（ＶｏｌｔａｇｅＳｔａｎｄｉｎｇＷａｖｅＲａｔｉｏ）で広帯域幅とすることを目的とする。
【解決手段】本発明に係るアンテナは、外縁の少なくとも一部に略直線状の平坦部１１ａを有するグランド板１１と、平坦部１１ａに接続され、高周波電力が給電される給電点１３と、コの字型に１回折り返され、給電点１３からの給電をコの字型の下底部１２ａから受ける放射素子１２と、を備え、コの字型の下底部１２ａは、平坦部１１ａと略平行に配置され、給電点１３は、平坦部１１ａに平行な特定方向におけるグランド板１１の中心５１から当該特定方向におけるグランド板１１の幅Ｗの１０％未満の位置に配置され、コの字型の上底部１２ｃにおける開放された端部１２ｄから給電点１３までの特定方向における距離がグランド板１１の幅Ｗの３０％未満であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話や無線ＬＡＮなどに用いられるマルチバンド対応のアンテナに関し、特にデジタル家電に搭載される小型化可能な平面アンテナに関する。

マルチバンド対応のアンテナとして、従来より、グランド板上に平行にワイヤを配置したアンテナや、実装基板上に放射素子を実装するアンテナが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
特開２００７−４９２４９号公報特開２００６−２１７０２６号公報

しかし、グランド板上にワイヤを平行に設置した場合、３次元構造となるので、体積を生じてしまう。また、実装基板に放射素子を実装する場合、大きなグランド板を必要とすることが多い。そのため、従来のマルチバンド対応のアンテナでは、デジタル家電への搭載が困難だった。

そこで、本発明は、デジタル家電への搭載が容易な平面アンテナにおいて、低ＶＳＷＲ（ＶｏｌｔａｇｅＳｔａｎｄｉｎｇＷａｖｅＲａｔｉｏ）で広帯域幅とすることを目的とする。

コの字型に折り返された放射素子を備え、当該放射素子の開放された端部と給電位置をアンテナの中心付近に配置したときに、小型の平面アンテナであっても低ＶＳＷＲかつ広帯域幅となることを、発明者らは実験により発見した。

具体的には、本発明に係るアンテナは、外縁の少なくとも一部に略直線状の平坦部を有するグランド板と、前記平坦部に接続され、高周波電力が給電される給電点と、コの字型に１回折り返され、前記給電点からの給電を前記コの字型の下底部から受ける放射素子と、を備え、前記コの字型の下底部は、前記平坦部と略平行に配置され、前記給電点は、前記平坦部に平行な特定方向における前記グランド板の中心から当該特定方向における前記グランド板の幅の１０％未満の位置に配置され、前記コの字型の上底部における開放された端部から前記給電点までの前記特定方向における距離が前記グランド板の幅の３０％未満であることを特徴とする。

本発明に係るアンテナでは、前記給電点は、前記グランド板の前記特定方向における中心に配置されていることが好ましい。
給電位置が中心のときにアンテナの入力特性が最良となる。したがって、本発明により、アンテナの入力特性を最良にすることができる。

本発明に係るアンテナでは、前記グランド板は、前記平坦部を一辺とする方形であり、前記コの字型の下底部の前記特定方向における幅は、前記グランド板の前記特定方向における幅と等しく、前記コの字型の下底部における開放された端部は、前記平坦部の一端に接続され、前記コの字型の折り返し部は、前記平坦部の他端で折り返され、前記グランド板、前記給電点及び前記放射素子は、同一平面上に一体形成されていることが好ましい。
本発明により、アンテナの入力特性を良好にすることができる。

本発明に係るアンテナでは、前記特定方向における前記グランド板の幅は、１３ｍｍであり、前記コの字型の上底部の開放された端部から前記給電点までの前記特定方向における距離は３．５ｍｍであり、前記コの字型の上底部の開放された端部から前記折り返し部までの距離は、１０ｍｍであることが好ましい。
実験において、コの字型の上底部の開放された端部から折り返し部までの距離が１０ｍｍのときに、アンテナの入力特性が最良となった。したがって、本発明により、アンテナの入力特性を最良にすることができる。

本発明によれば、デジタル家電への搭載が容易な平面アンテナにおいて、低ＶＳＷＲで広帯域幅とすることができる。

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
図１は、本実施形態に係るアンテナの構成概略図である。本実施形態に係るアンテナは、グランド板１１と、放射素子１２と、給電点１３と、を備える。

グランド板１１、給電点１３及び放射素子１２は、同一平面上に一体形成されていることが好ましい。例えば、ベース基材にはポリイミド基材を用い、その上に銅箔にてグランド板１１及び放射素子１２を形成する。

放射素子１２は、コの字型に１回折り返され、グランド板１１から近い方から順に下底部１２ａ、折り返し部１２ｂ、上底部１２ｃを備える。グランド板１１は、外縁の少なくとも一部に略直線状の平坦部１１ａを有する。コの字型の下底部１２ａは、平坦部１１ａと略平行に配置される。放射素子１２は、給電点１３からの給電をコの字型の下底部１２ａから受ける。平坦部１１ａに平行な方向が特定方向であり、図１ではｙ軸方向が特定方向となっている。

給電点１３は、平坦部１１ａに接続され、高周波電力が給電される。給電は、直接給電若しくは同軸ケーブルを介して行う。給電点１３は、中心５１からグランド板１１の幅Ｗの１０％未満の位置に配置される。中心５１は、グランド板１１の特定方向における中心である。グランド板１１の幅Ｗは、グランド板１１の特定方向における幅である。特に、給電点１３は、グランド板１１の特定方向における中心５１に配置されていることが好ましい。給電位置をグランド板１１の中心５１にすることで、高い共振周波数において帯域幅を広げることができる。

距離ｄ１は、幅Ｗの３０％未満である。距離ｄ１の値を変えると、アンテナの共振周波数が変化する。ここで、距離ｄ１は、コの字型の上底部１２ｃにおける開放された端部１２ｄから給電点１３までの特定方向における距離である。幅Ｗは、グランド板１１の特定方向における幅である。例えば、幅Ｗが１３ｍｍであれば、距離ｄ１は３．９ｍｍとなる。このときの上底部１２ｃの開放された端部１２ｄから折り返し部１２ｂまでの距離ｄ２は、２．６ｍｍ超１０．４ｍｍ未満である。特に、距離ｄ１を３．５ｍｍとし、距離ｄ２を１０ｍｍとすることが好ましい。

本実施形態に係るアンテナは、デジタル家電への実装を容易にするため、ｙ軸方向の幅Ｗ、ｚ軸方向の幅Ｈの方形であることが好ましい。この場合、グランド板１１は、平坦部１１ａを一辺とする方形である。下底部１２ａの特定方向における幅はグランド板１１の幅Ｗと等しく、下底部１２ａにおける開放された端部は、平坦部１１ａの一端に接続されている。折り返し部１２ｂは、平坦部１１ａの他端で折り返されている。

距離ｄ１とアンテナの特性の関係を評価した。図２は、本実施例に係るアンテナの構成概略図である。ｙ軸方向が特定方向となっている。給電点１３をグランド板１１の中心５１に配置し、幅Ｗを１３ｍｍ、ｚ軸方向の幅Ｈを１９ｍｍとした。この条件下で、距離ｄ２を変化させ、そのときのアンテナの入力特性を測定した。

図３に、本実施例におけるアンテナの入力特性を示す。左から順に、距離ｄ２が、１３ｍｍ、１０ｍｍ、６．５ｍｍ、４ｍｍ、０ｍｍのときを示す。距離ｄ２が４．５ｍｍ以上１３ｍｍ以下のとき、４．３〜６ＧＨｚのいずれかの周波数でＶＳＷＲ≦２となった。また、距離ｄ２が０ｍｍと４ｍｍの間でアンテナの容量が急激に不足し、距離ｄ２が１０ｍｍと１３ｍｍの間でアンテナの帯域幅が急激に狭くなっている。この結果より、距離ｄ１が幅Ｗ＝１３ｍｍの３０％未満となるときに、アンテナの入力特性が好ましい範囲にあることが分かった。

給電点１３の位置とアンテナの特性の関係を評価した。図４は、本実施例に係るアンテナの構成概略図である。ｙ軸方向が特定方向となっている。幅Ｗを１３ｍｍ、距離ｄ２を６．５ｍｍ、ｚ軸方向の幅Ｈを１９ｍｍとした。この条件下で、グランド板１１の端からの距離ｆを変化させ、そのときのアンテナの入力特性を測定した。

図５に、本実施例におけるアンテナの入力特性を示す。左から順に、距離ｆが、８．５ｍｍ、７．５ｍｍ、６．５ｍｍ、５．５ｍｍ、４．５ｍｍのときを示す。距離ｆが６．５ｍｍ以上７．５ｍｍ以下のとき、５ＧＨｚの周波数付近でＶＳＷＲ≦２となった。また、距離ｆが５．５ｍｍのときにアンテナの容量が不足し、距離ｆが８．５ｍｍのときにアンテナの帯域幅が急激に狭くなっている。この結果より、給電点の位置が、グランド板１１の中心５１から特定方向におけるグランド板１１の幅Ｗ＝１８ｍｍの１０％未満となるときに、アンテナの入力特性が好ましい範囲にあることが分かった。

アンテナの指向性を検証した。図６は、本実施例に係るアンテナの構成概略図である。ｙ軸方向が特定方向となっている。給電点１３を特定方向におけるグランド板１１の中心に配置し、幅Ｗを１３ｍｍ、距離ｄ２を８ｍｍ、ｚ軸方向の幅Ｈを１９ｍｍとした。給電点１３への給電には、１００ｍｍの同軸ケーブル（φ１．１３ｍｍ）を用いた。

図７は、本実施例に係るアンテナの特性であり、（ａ）は入力特性、（ｂ）は５．２ＧＨｚにおける指向性を示す。図７（ａ）に示すように、無線ＬＡＮの使用周波数帯である４．９ＧＨｚ以上５．７２５ＧＨｚ以下の帯域にてＶＳＷＲ≦２となった。また、図７（ｂ）に示すように、水平面内での放射指向性を示すＥ＿θは無指向となっており、最大で１ｄＢｉ程度の利得が出ている。

本発明は、無線ＬＡＮ対応５ＧＨｚ用アンテナに利用することができる。特に、テレビ、ノートパソコンなどのデジタル家電に搭載されるアンテナに利用することができる。

本実施形態に係るアンテナの構成概略図である。実施例１に係るアンテナの構成概略図である。実施例１におけるアンテナの入力特性を示す。実施例２に係るアンテナの構成概略図である。実施例２におけるアンテナの入力特性を示す。実施例３に係るアンテナの構成概略図である。実施例３に係るアンテナの特性であり、（ａ）は入力特性、（ｂ）は５．２ＧＨｚにおける指向性を示す。

符号の説明

１１グランド板
１１ａ平坦部
１２放射素子
１２ａコの字型の下底部
１２ｂコの字型の折り返し部
１２ｃコの字型の上底部
１２ｄコの字型の上底部における開放された端部
１３給電点
５１グランド板の中心

Claims

外縁の少なくとも一部に略直線状の平坦部を有するグランド板と、
前記平坦部に接続され、高周波電力が給電される給電点と、
コの字型に１回折り返され、前記給電点からの給電を前記コの字型の下底部から受ける放射素子と、を備え、
前記コの字型の下底部は、前記平坦部と略平行に配置され、
前記給電点は、前記平坦部に平行な特定方向における前記グランド板の中心から当該特定方向における前記グランド板の幅の１０％未満の位置に配置され、
前記コの字型の上底部における開放された端部から前記給電点までの前記特定方向における距離が前記グランド板の幅の３０％未満であることを特徴とするアンテナ。
前記給電点は、前記グランド板の前記特定方向における中心に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
前記グランド板は、前記平坦部を一辺とする方形であり、
前記コの字型の下底部の前記特定方向における幅は、前記グランド板の前記特定方向における幅と等しく、
前記コの字型の下底部における開放された端部は、前記平坦部の一端に接続され、
前記コの字型の折り返し部は、前記平坦部の他端で折り返され、
前記グランド板、前記給電点及び前記放射素子は、同一平面上に一体形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ。
前記グランド板の前記特定方向における幅は１３ｍｍであり、
前記コの字型の上底部の開放された端部から前記給電点までの前記特定方向における距離は３．５ｍｍであり、
前記コの字型の上底部の開放された端部から前記折り返し部までの距離は１０ｍｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアンテナ。