JP2010147539A

JP2010147539A - デュアルバンドアンテナ

Info

Publication number: JP2010147539A
Application number: JP2008319477A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Yamashita; 雄介山下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】容易に設計できるデュアルバンドアンテナを提供することを目的とする。
【解決手段】電流方向のアンテナの全長をＬ０とする。通信する電波の波長をλとすると、Ｌ０＝λ／２とする。λのｎ倍の波長を送受信する場合、Ｌ０をｎ等分し、ベース部分１０３の中心のＬ０／ｎの長さ分だけ折り返し部分１０２と重ならないようにベース部分１０３の両端を折り返す。このとき、ベース部分１０３の電流方向と折り返し部分１０２の電流方向が逆向きになるように、折り返し部分１０２をベース部分１０３の両端に形成する。λ／ｎ波長の場合、折り返し部分１０２の電磁界分布と折り返し部分と重なるベース部分１０３の電磁界分布とがベクトル相殺し、ヌルが消失する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナに係り、特に複数の周波数において共振点を有するデュアルバンドアンテナに関する。

従来のデュアルバンドアンテナは異なる形状のアンテナを複数個組み合わせて構成されていた。例えば、特許文献１には２つの長方形のパッチアンテナを組み合わせたデュアルバンドアンテナが開示されている。
特開２００７−６０６０９号公報

しかし、特許文献１のような従来の技術においては、複数の共振点のそれぞれについてパラメトリックに設計する必要がある。このため、双方の共振点に影響するパラメータが存在する場合には各共振点についてのパラメータを独立して設計することは困難であるという問題点があった。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、容易に設計できるデュアルバンドアンテナを提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明は、電力を供給する電力供給部と、電力供給部に接続され、通信する波長をλ及びλ／ｎ（ｎは奇数）とするとき、全長λ／２の両端を中心部分のλ／２ｎの長さだけ重ならないように、折り返すように形成した折り返し部分を有するベース部分と、を備えるデュアルバンドアンテナを提供する。

本発明によれば、波長λ及びλ／ｎにおいてヌルを生じないデュアルバンドアンテナを容易に設計でき、安価に提供できるという効果がある。

以下、本発明によるデュアルバンドアンテナの一実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態のデュアルバンドアンテナ１００の斜視図である。図１に示すように、デュアルバンドアンテナ１００は電力を供給する電力供給部１０１と、電波を放射するベース部分１０３と、このベース部分の先端を折り返した折り返し部分１０２とを有する。

デュアルバンドアンテナ１００がダイポールアンテナの場合、ベース部分１０３は電力供給部１０１を挟んで対向する位置に一対設けられる。また、折り返し部分１０２は電流方向がベース部分１０３の電流方向と逆向きになるようにベース部分１０３の先端を折り返えして設けられる。

図２は折り返し部分１０２の折り返し方を示す図である。電流方向のベース部分１０３の全長をＬ０とする。通信する電波の波長をλとすると、Ｌ０＝λ／２とする。λのｎ倍の波長を送受信する場合、Ｌ０をｎ等分し、ベース部分１０３の中心のＬ０／ｎの長さ分だけ折り返し部分１０２と重ならないようにベース部分１０３の両端を折り返す。

このとき、ベース部分１０３の電流方向と折り返し部分１０２の電流方向が逆向きになるように、折り返し部分１０２をベース部分１０３の両端に形成する。折り返し部分１０２は折り返し部分１０２とベース部分が平行になるようにベース部分１０３の両端に形成される。

ここで、中心のＬ０／ｎとは折り返す前のベース部分１０３の両端からそれぞれＬ０／ｎの（ｎ−１）／２倍の長さを除いた部分である。例えば、５倍波の場合は両端から折り返す前のベース部分１０３の両端からそれぞれＬ０／５の（５−１）／２＝２倍の長さを除いた部分が中心のＬ０／ｎの長さである。

このように形成すると、ベース部分１０３の中心部分にはλ／２ｎの長さの、折り返し部分１０２とは重ならない露出部分ができる。

図２（ａ）に示すように、折り返す前のベース部分１０３の全長Ｌ０はλ／２となる。３倍波の場合は図２（ｂ）に示すようにＬ０を３等分する。３等分した部分を上端からＬ１、Ｌ２、Ｌ３とする。中心のＬ２＝Ｌ０／３の長さ分だけ折り返し部分１０２がベース部分１０３に重ならないように、両端のＬ１とＬ３をそれぞれの１／２のところで折り返す。図２（ｃ）に示すように、折り返した後のデュアルバンドアンテナ１００は、折り返し部分１０２がベース部分１０３と重なっていない部分である露出部分Ｌｎが３倍波の波長λ／３の１／２となる。

図３は従来のアンテナにおける電流密度とＥ面パターンを示した図である。図３（ａ１）及び図３（ｂ１）は従来のアンテナ３１０における電流方向と電流密度を示す図である。アンテナ３１０において、矢印の向きは電流方向を、矢印の長さは電流密度を表す。また、図３（ａ１）は波長λの場合を、図３（ｂ１）は波長λ／３の場合を示す。グラフ３０１は波長λの場合のアンテナ位置における電流密度を、グラフ３０２は波長λ／３の場合のアンテナ位置における電流密度を示す。縦軸はアンテナ位置、横軸は電流密度を示す。図３（ａ２）は従来のアンテナの波長λの場合のＥ面パターンを、図３（ｂ２）は従来のアンテナの波長λ／３の場合のＥ面パターンを示す。

図３（ａ１）に示すように、従来のアンテナ３１０においては、波長λの場合中心付近において電流密度が高く両端に行くに従って電流密度が低くなる。電流方向はアンテナ３１０の一端から他端に向かって一方向に向いている。また、図３（ａ２）に示すように、ヌルがなく、例えば無線通信やレーダシステムなどのアプリケーションに適している。

しかし、図３（ｂ１）に示すように、従来のアンテナ３１０においては、波長λ／３の場合アンテナの中心から両端にやや外れた部分に電流密度の低い部分が生じる。つまり、電流密度の腹が３つでき、アンテナ中央部分に節が２か所できてしまう。Ｅ面パターンでみると、ヌルが４か所生じている。このため、指向性が不安定となり、アプリケーションには不向きであるという問題点があった。

図４はデュアルバンドアンテナ１００における電流密度とＥ面パターンを示した図である。図４（ａ１）及び図４（ｂ１）はデュアルバンドアンテナ１００における電流方向と電流密度を示す図である。デュアルバンドアンテナ１００において、矢印の向きは電流方向を、矢印の長さは電流密度を表す。黒い矢印はベース部分１０３の電流密度と電流方向を、白い矢印は折り返し部分１０２の電流密度と電流方向を示す。また、図４（ａ１）は波長λの場合を、図４（ｂ１）は波長λ／３の場合を示す。グラフ３０３は波長λの場合のアンテナ位置における電流密度を、グラフ３０４は波長λ／３の場合のアンテナ位置における電流密度を示す。縦軸はアンテナ位置、横軸は電流密度を示す。図４（ａ２）はデュアルバンドアンテナ１００の波長λの場合のＥ面パターンを、図４（ｂ２）はデュアルバンドアンテナ１００の波長λ／３の場合のＥ面パターンを示す。

図４（ａ１）に示すように、波長λの場合折り返し部分１０２の電流方向と、折り返し部分１０２が重なったベース部分１０３である重複部分の電流方向が逆向きになる。しかし、重複部分の電流密度が折り返し部分１０２の電流密度より充分大きいため、電磁界がベクトル相殺されない。

このため、デュアルバンドアンテナ１００においては、波長λの場合中心付近において電流密度が高く両端に行くに従って電流密度が低くなる。また、図４（ａ２）に示すように、デュアルバンドアンテナ１００はヌルがなく、アプリケーションに適している。

さらに、図４（ｂ１）に示すように、波長λ／３の場合折り返し部分１０２の電流方向と、折り返し部分１０２が重なったベース部分１０３である重複部分の電流方向が逆向きになり、しかも重複部分の電流密度が折り返し部分１０２の電流密度と等しいため、空間上で電磁界分布がベクトル相殺される。

このため、グラフ３０４に示すように、デュアルバンドアンテナ１００においては、波長λ／３の場合露出部分に電流密度の高い腹が生じ、重複部分に流れる電流分布は見かけ上ゼロとなる。また、図４（ｂ２）に示すように、デュアルバンドアンテナ１００はヌルがなく、λ／３アプリケーションに適している。

デュアルバンドアンテナ１００はλの奇数倍の波長において同様にヌルが生じることなく、アプリケーションに適している。

以上述べたように、本実施形態のデュアルバンドアンテナ１００は、アンテナ全長Ｌ０がλ／２のとき、ベース部分１０３の両端にそれぞれＬ０／ｎの（ｎ−１）／２倍の長さを折り返した折り返し部分１０２を有する。

このため、ヌルが生じない波長λと波長λ／ｎのデュアルバンドのアンテナを容易に設計でき、安価に供給できるという効果がある。

デュアルバンドアンテナ１００の斜視図である。折り返し部分１０２の折り返し方を示す図である。従来のアンテナにおける電流密度とＥ面パターンを示した図である。デュアルバンドアンテナ１００における電流密度とＥ面パターンを示した図である。

符号の説明

１００：デュアルバンドアンテナ、
１０１：電力供給部、
１０２：折り返し部分、
１０３：ベース部分。

Claims

電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部に接続され、通信する波長をλ及びλ／ｎ（ｎは奇数）とするとき、全長λ／２の両端を中心部分のλ／２ｎの長さだけ重ならないように、折り返すように形成した折り返し部分を有するベース部分と、
を備えるデュアルバンドアンテナ。
前記折り返し部分の電流方向が、前記折り返し部分と重なるベース部分の電流方向と逆向きであることを特徴とする請求項１記載のデュアルバンドアンテナ。
電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部に接続され、通信する波長をλ及びλ／ｎ（ｎは奇数）とするとき、λ／ｎ波長通信時に両端に生じる（ｎ−１）個の電流密度の高い部分を空間上で電磁界がベクトル相殺するように、両端を折り返すように形成した折り返し部分を有するベース部分と、
を備えるデュアルバンドアンテナ。
前記ベース部分が、中心部分に前記折り返し部分と重ならないλ／２ｎの長さの露出部分を有することを特徴とする請求項３記載のデュアルバンドアンテナ。