JP2011029802A - Dipole antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線LAN対応2周波ダイポールアンテナに関する発明であり、主としてノートPC(Personal Computer)などの電子機器に搭載されるものである。 The present invention relates to a wireless LAN-compatible dual-frequency dipole antenna, and is mainly mounted on an electronic device such as a notebook PC (Personal Computer).
従来、電子機器に搭載する無線LAN用アンテナには、平面アンテナが使用されることが多かった(特許文献1及び2参照。)。従来のアンテナでは、図12に示すように、第2の放射素子12上に給電ケーブルが重なるように、給電ケーブル13が放射素子に接続されていた。
Conventionally, planar antennas are often used as wireless LAN antennas mounted on electronic devices (see
第2の放射素子112上に給電ケーブル13が重なると、第2の放射素子112に流れる電流と、給電ケーブル13に流れる電流とで結合が生じ、第2の放射素子112上の給電ケーブル13の位置によって当該結合が変化する。そのため、従来は、第2の放射素子112上に給電ケーブル13が重なるため、給電ケーブル13の引き回し具合によって、アンテナ91及びアンテナ92の特性が大きく変わってしまうという問題があった。
When the
そこで、本発明は、アンテナの特性に対する給電ケーブルの配置の影響を低減することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the influence of the arrangement of the feeding cable on the characteristics of the antenna.
上記課題を解決するために、本発明に係るダイポールアンテナは、給電ケーブルが第2の放射素子と重ならないような位置で、給電ケーブルを第1の放射素子及び第2の放射素子に接続したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the dipole antenna according to the present invention has the feeding cable connected to the first radiating element and the second radiating element at a position where the feeding cable does not overlap the second radiating element. It is characterized by.
具体的には、本発明に係るダイポールアンテナは、同一面上に配置された第1の放射素子及び第2の放射素子を備えるダイポールアンテナであって、前記第1の放射素子は給電ケーブルの内部導体と第1の給電点で接続され、前記第2の放射素子は前記給電ケーブルの外部導体と第2の給電点で接続され、前記第1の給電点及び前記第2の給電点を結ぶ延長線が前記第2の放射素子と重ならないことを特徴とする。 Specifically, the dipole antenna according to the present invention is a dipole antenna including a first radiating element and a second radiating element arranged on the same plane, and the first radiating element is provided inside the feeding cable. The conductor is connected at the first feeding point, the second radiating element is connected to the outer conductor of the feeding cable at the second feeding point, and the extension connects the first feeding point and the second feeding point. The line is not overlapped with the second radiating element.
第1の給電点及び第2の給電点を結ぶ延長線上が前記第2の放射素子と重ならないことで、給電ケーブルが第2の放射素子の上に配置されるのを防ぐことができる。これにより、第2の放射素子と給電ケーブルとの結合の変化を防ぐことができる。したがって、本発明により、アンテナの特性に対する給電ケーブルの配置の影響を低減することができる。 Since the extension line connecting the first feeding point and the second feeding point does not overlap with the second radiating element, it is possible to prevent the feeding cable from being arranged on the second radiating element. Thereby, the change of the coupling between the second radiating element and the feeding cable can be prevented. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the influence of the arrangement of the feeding cable on the characteristics of the antenna.
本発明に係るダイポールアンテナは、同一面上に配置された第1の放射素子及び第2の放射素子と、前記第1の放射素子に内部導体が接続され、前記第2の放射素子に外部導体が接続され、前記第1の放射素子及び前記第2の放射素子に高周波電力を供給する給電ケーブルと、を備えるダイポールアンテナであって、前記同一面上への前記給電ケーブルの投影形状が前記第2の放射素子と重ならないことを特徴とする。 The dipole antenna according to the present invention includes a first radiating element and a second radiating element arranged on the same plane, an internal conductor connected to the first radiating element, and an external conductor connected to the second radiating element. Connected to each other, and a feeding cable that supplies high-frequency power to the first radiating element and the second radiating element, wherein the projected shape of the feeding cable on the same plane is the first It is characterized by not overlapping with the radiating element of 2.
同一面上への給電ケーブルの投影形状が第2の放射素子と重ならないことで、給電ケーブルが第2の放射素子の上に配置されるのを防ぐことができる。これにより、第2の放射素子と給電ケーブルとの結合の変化を防ぐことができる。したがって、本発明により、アンテナの特性に対する給電ケーブルの配置の影響を低減することができる。 Since the projection shape of the feeding cable on the same plane does not overlap with the second radiating element, the feeding cable can be prevented from being arranged on the second radiating element. Thereby, the change of the coupling between the second radiating element and the feeding cable can be prevented. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the influence of the arrangement of the feeding cable on the characteristics of the antenna.
本発明に係るダイポールアンテナでは、前記第1の放射素子と前記第2の放射素子は、互いの最近接部分に、前記第1の放射素子と前記第2の放射素子の配列方向と略垂直に伸びる対向部を有し、前記第1の放射素子における前記対向部の端部は、前記第2の放射素子から遠ざかる方向に突出していることが好ましい。
対向部を備えることでインピーダンス整合をとることができる。さらに対向部の端部が第2の放射素子から遠ざかる方向に突出していることで、対向部の長さを短くすることができる。したがって、小型で入力特性に優れたアンテナとすることができる。
In the dipole antenna according to the present invention, the first radiating element and the second radiating element are arranged at a position closest to each other and substantially perpendicular to an arrangement direction of the first radiating element and the second radiating element. It is preferable that an extending opposing portion is provided, and an end portion of the opposing portion in the first radiating element protrudes in a direction away from the second radiating element.
Impedance matching can be achieved by providing the facing portion. Furthermore, since the edge part of the opposing part protrudes in the direction away from the 2nd radiation | emission element, the length of an opposing part can be shortened. Therefore, an antenna having a small size and excellent input characteristics can be obtained.
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。 The above inventions can be combined as much as possible.
本発明によれば、アンテナの特性に対する給電ケーブルの配置の影響を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the influence of arrangement | positioning of the electric power feeding cable with respect to the characteristic of an antenna can be reduced.
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。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is an example of the configuration of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.
(実施形態1)
図1は、本実施形態に係るダイポールアンテナの構成概略図であり、(a)は給電ケーブルが接続されていない状態を示し、(b)は給電ケーブルが接続されている状態を示す。本実施形態に係るダイポールアンテナ101a及びダイポールアンテナ101bは、図1(a)及び図1(b)に示すように、同一面上に配置された第1の放射素子11及び第2の放射素子12を備えるダイポールアンテナである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a dipole antenna according to the present embodiment, in which (a) shows a state where a feeding cable is not connected, and (b) shows a state where a feeding cable is connected. As shown in FIGS. 1A and 1B, the
図1(b)に示すように、給電ケーブル13は、第1の放射素子11に内部導体31が接続され、第2の放射素子12に外部導体32が接続され、第1の放射素子11及び第2の放射素子12に高周波電力を供給する。第1の放射素子11及び第2の放射素子12との接続は、例えば半田などの導電性材料で固着する。
As shown in FIG. 1 (b), the
図1(a)に示すように、第1の放射素子11は給電ケーブル13の内部導体31と第1の給電点P1で接続され、第2の放射素子12は給電ケーブル13の外部導体32と第2の給電点P2で接続され、第1の給電点P1及び第2の給電点P2を結ぶ延長線が第2の放射素子12と重ならない。すなわち、図1(b)に示すように、第1の放射素子11及び第2の放射素子12の配置されている同一面上への給電ケーブル13の投影形状が第2の放射素子12と重ならない。
As shown in FIG. 1A, the first
具体的には、第1の放射素子11と第2の放射素子12の配列方向がz軸方向の場合、第1の給電点P1及び第2の給電点P2のy座標は、第2の放射素子12よりも大きくなる。このような構成とすることで、給電ケーブル13と第2の放射素子12が重ならないようにすることができる。これにより、給電ケーブル13の引き回しによるアンテナの特性への影響を小さくすることができる。
Specifically, when the arrangement direction of the first
図1(b)に示すダイポールアンテナにおいて、給電ケーブル13をz軸上に配置した状態Aのときと、給電ケーブル13をz軸上から−y方向に湾曲させた状態Bのときと、給電ケーブル13をz軸上からy方向に湾曲させた状態Cのときと、の3パターンについてのダイポールアンテナ101bの入力特性を測定した。第1の放射素子11及び第2の放射素子12全体での高さHが48mm、幅Wが8mmであるときの入力特性の測定結果を図2に示す。状態Aでの第2の放射素子12と給電ケーブル13の距離は、1mmとした。
In the dipole antenna shown in FIG. 1B, in the state A in which the
比較例についても同様の測定を行なった。図13に、比較例に係るダイポールアンテナの構成概略図を示す。図13に示すダイポールアンテナ103は、図1(b)に示すダイポールアンテナ101bにおけるマッチング素子23を備えず、かつ、第2の放射素子12の中央に給電ケーブル13を配置している。図14に、第1の放射素子11及び第2の放射素子12全体での高さHが48mm、幅Wが8mmであるときの測定結果を示す。
The same measurement was performed for the comparative example. FIG. 13 shows a schematic configuration diagram of a dipole antenna according to a comparative example. A
図2及び図14において、縦軸はVSWRを示し、横軸は周波数(GHz)を示す。破線が状態Aのとき、太い実線が状態Bのとき、細い実線が状態Cのときを示す。状態Aのとき、本実施形態に係るダイポールアンテナの構成とすることで、比較例に比べて入力特性が向上した。また、比較例に係るダイポールアンテナでは、いずれの状態であってもVSWR値に変化はなかったが、本実施形態に係るダイポールアンテナでは、状態Bのように給電ケーブル13と第2の放射素子12が重ならない限り、良好な入力特性が得られた。
2 and 14, the vertical axis represents VSWR and the horizontal axis represents frequency (GHz). When the broken line is in state A, the thick solid line is in state B, and the thin solid line is in state C. In the state A, the configuration of the dipole antenna according to the present embodiment improves the input characteristics as compared with the comparative example. In the dipole antenna according to the comparative example, the VSWR value did not change in any state. However, in the dipole antenna according to the present embodiment, the feeding
本実施形態に係るダイポールアンテナ101a及び101bでは、図1(a)及び図1(b)に示すように、第1の放射素子11と第2の放射素子12は、互いの最近接部分に、第1の放射素子11と第2の放射素子12の配列方向と略垂直に伸びる対向部を有することが好ましい。これにより、インピーダンス整合を取ることができる。適度な長さにわたって第1の放射素子11と第2の放射素子12を対向させることが好ましく、例えば、対向部は、第1の放射素子11の幅W以上であることが好ましい。
In the
さらに、図1(a)及び図1(b)に示すように、第1の放射素子11はマッチング素子23を有することが好ましい。マッチング素子23は、第1の放射素子11における対向部の端部であって、第2の放射素子12から遠ざかる方向に突出している部分である。マッチング素子23を有することで、第1の放射素子11と第2の放射素子12の対向部のy軸方向への幅を広げることなく、インピーダンス整合を取ることができる。したがって、ダイポールアンテナの幅Wが細く、狭小部に搭載可能な入力特性に優れたダイポールアンテナを提供することができる。
Further, as shown in FIGS. 1A and 1B, the
図1(b)に示すダイポールアンテナにおいて、マッチング素子23があるときとないときのアンテナの入力特性を測定した。第1の放射素子11及び第2の放射素子12全体での高さHが48mm、幅Wが8mmであるときの測定結果を図3に示す。
In the dipole antenna shown in FIG. 1B, the input characteristics of the antenna with and without the matching
図3において、縦軸はVSWRを示し、横軸は周波数(GHz)を示す。実線はマッチング素子を有する場合を示し、破線はマッチング素子を有しない場合を示す。図3に示すように、マッチング素子を有することで、マッチング素子を有しない場合に比較して、周波数3.5GHz以上6GHz以下におけるVSWR値が低下し、入力特性が改善された。 In FIG. 3, the vertical axis represents VSWR, and the horizontal axis represents frequency (GHz). A solid line indicates a case having a matching element, and a broken line indicates a case having no matching element. As shown in FIG. 3, by having the matching element, the VSWR value at a frequency of 3.5 GHz or more and 6 GHz or less was reduced and the input characteristics were improved as compared with the case where the matching element was not provided.
なお、本実施形態に係るダイポールアンテナ101a及び101bは、第1の放射素子11及び第2の放射素子12の形状は限定されないが、図1(a)及び図1(b)に示すように、第1の放射素子11の導電性薄膜パターンの中央部に導体の配置されていない中抜き部24を備えることが好ましい。これにより、第1の放射素子11の外縁に流れる電流密度を高めることができる。第2の放射素子12についても同様に、第2の放射素子12の導電性薄膜パターンの中央部に導体の配置されていない中抜き部25を備えることが好ましい。
The
また、第1の放射素子11及び第2の放射素子12は、杯形状を有していることが好ましい。杯形状を有している場合、第1の放射素子11の幅Wは、第1の放射素子11と第2の放射素子12の最近接部分からz軸方向に所定長さにわたって一定であり、そこから円弧を描くように広がり、再度一定幅となる。第1の放射素子11及び第2の放射素子12が杯形状を有していることで、第1の放射素子11の幅Wを小さくする場合であっても、アンテナの特性の劣化を防ぐことができる。
Moreover, it is preferable that the
(実施形態2)
図4は、本実施形態に係るダイポールアンテナの構成概略図であり、(a)は給電ケーブルが接続されていない状態を示し、(b)は給電ケーブルが接続されている状態を示す。本実施形態に係るダイポールアンテナ102a及び102bは、図4(a)に示すように、第1の給電点P1及び第2の給電点P2を結ぶ延長線が第2の放射素子12と重ならない。すなわち、図4(b)に示すように、第1の放射素子11及び第2の放射素子12の配置されている同一面上への給電ケーブル13の投影形状が第2の放射素子12と重ならないことを特徴とする。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the dipole antenna according to the present embodiment, in which (a) shows a state where the feeding cable is not connected, and (b) shows a state where the feeding cable is connected. In the
図4(b)に示すダイポールアンテナにおいて、給電ケーブル13をz軸上に配置した状態Aのときと、給電ケーブル13をz軸上から−y方向に湾曲させた状態Bのときと、給電ケーブル13をz軸上からy方向に湾曲させた状態Cのときと、の3パターンについてのアンテナの入力特性を測定した。
In the dipole antenna shown in FIG. 4B, in the state A in which the feeding
第1の放射素子11及び第2の放射素子12全体での高さHが48mm、第1の放射素子11の幅Wが8mmであるときの測定結果を図5に示す。第2の放射素子12の幅Wは、第1の放射素子11の幅Wの75%に相当する6mmとした。第2の放射素子12のyz平面への投影形状は、y方向の端部が、幅2mmにわたって除去された形状となっている。そして、第2の放射素子12の除去された部分に、給電ケーブル13の幅の12.5%を配置している。状態Aでの第2の放射素子12と給電ケーブル13の距離は、1mmとした。
FIG. 5 shows the measurement results when the total height H of the
図5において、縦軸はVSWRを示し、横軸は周波数(GHz)を示す。破線が状態Aのとき、太い実線が状態Bのとき、細い実線が状態Cのときを示す。図5に示すように、第2の放射素子12の一部を除去してもVSWR値は劣化していない。このため、給電ケーブル13が第2の放射素子12に重ならない限り、良好な入力特性が得られることが分かった。したがって、本実施形態に係るダイポールアンテナは、入力特性を維持しつつ、y軸方向への幅をさらに小さくすることができる。
In FIG. 5, the vertical axis represents VSWR, and the horizontal axis represents frequency (GHz). When the broken line is in state A, the thick solid line is in state B, and the thin solid line is in state C. As shown in FIG. 5, the VSWR value does not deteriorate even if a part of the
なお、図4(a)に示すように、第2の放射素子12の外縁に電流を流れやすくするために中抜き部25を形成する場合は、当然のことながら、中抜き部25のループ形状を維持するように第2の放射素子12の端部を除去する。このため、第2の放射素子12の端部を除去する際に、中抜き部25のy軸方向の幅を小さくしたり、中抜き部25を−y方向若しくはz方向又はこれら両方向にずらしたりしてもよい。
In addition, as shown in FIG. 4A, when the
(実施形態3)
図6は、本実施形態に係るダイポールアンテナのノートPCへの実装例を示す。本実施形態に係るダイポールアンテナ100は狭小な部分であっても搭載することができるため、例えば、ノートPC50のLCD51(Liquid Crystal Display)上部に搭載することができる。
(Embodiment 3)
FIG. 6 shows an example of mounting the dipole antenna according to the present embodiment on a notebook PC. Since the
本実施形態に係るダイポールアンテナ100は、第1の放射素子11と第2の放射素子12と給電ケーブル13をLCD51の外縁に沿って配置することができる。そのため、給電ケーブル13の配線経路を、LCD51の外縁に沿った直線的な経路とすることができる。これにより、ノートPC50をさらに薄型化することが可能となる。
In the
図6に示すダイポールアンテナ100に図1(b)に示すダイポールアンテナ101bを搭載したときの入力特性と放射特性と平均利得を測定した。入力特性の測定結果を図7に、2.4GHzでの放射特性を図8に、5.2GHzでの放射特性を図9に、5.725GHzでの放射特性を図10に、平均利得を図11に示す。
Input characteristics, radiation characteristics, and average gain were measured when the
図7に示す入力特性の測定結果から、2.4GHz以上2.7GHz以下及び4.9GHz以上5.725GHz以下の周波数帯域において、良好な入力特性が得られることが分かった。2.4GHz以上2.7GHz以下及び4.9GHz以上5.725GHz以下の周波数帯域は無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)の使用周波数帯域であることから、本実施形態に係るダイポールアンテナは、無線LAN及びBluetooth(登録商標)に適用することができる。 From the measurement results of the input characteristics shown in FIG. 7, it was found that good input characteristics can be obtained in the frequency bands of 2.4 GHz to 2.7 GHz and 4.9 GHz to 5.725 GHz. The frequency band from 2.4 GHz to 2.7 GHz and from 4.9 GHz to 5.725 GHz is a frequency band used by a wireless LAN (Local Area Network) and Bluetooth (registered trademark), and therefore the dipole antenna according to the present embodiment. Can be applied to wireless LAN and Bluetooth (registered trademark).
図8〜図10における放射特性は、−40dBi以上10dBi以下の範囲を示す。図8〜図10に示すように、本実施形態に係るダイポールアンテナの放射特性は、2.4GHz、5.2GHz及び5.725GHzのいずれの周波数においても0dBi以上の最大利得を有している。 The radiation characteristics in FIGS. 8 to 10 indicate a range of −40 dBi to 10 dBi. As shown in FIGS. 8 to 10, the radiation characteristics of the dipole antenna according to this embodiment have a maximum gain of 0 dBi or higher at any frequency of 2.4 GHz, 5.2 GHz, and 5.725 GHz.
図11において、縦軸は平均利得(dBi)を示し、横軸は周波数を示す。図11に示すように、本実施形態に係るダイポールアンテナを用いることで、2.4GHz、5.2GHz及び5.725GHzのいずれの周波数においても、−5dBi以上の平均利得が得られた。これにより、本実施形態に係るダイポールアンテナ100が、無線LAN及びBluetooth(登録商標)に適用することができることが分かった。
In FIG. 11, the vertical axis represents the average gain (dBi), and the horizontal axis represents the frequency. As shown in FIG. 11, by using the dipole antenna according to this embodiment, an average gain of −5 dBi or more was obtained at any frequency of 2.4 GHz, 5.2 GHz, and 5.725 GHz. Thereby, it was found that the
本発明は、無線LAN対応2周波アンテナに関する発明であり、主としてノートPCなどの電子機器に搭載されるので、情報通信産業に利用することができる。 The present invention relates to a wireless LAN-compatible dual-frequency antenna, and is mainly mounted on an electronic device such as a notebook PC, so that it can be used in the information communication industry.
11、111:第1の放射素子
12、112:第2の放射素子
13:給電ケーブル
23:マッチング素子
24、25:中抜き部
31:内部導体
32:外部導体
50:ノートPC
51:LCD
91、92:アンテナ
100、101a、101b、102a、102b、103:ダイポールアンテナ
P1:第1の放射素子への給電点
P2:第2の放射素子への給電点
DESCRIPTION OF
51: LCD
91, 92:
Claims (3)
前記第1の放射素子は給電ケーブルの内部導体と第1の給電点で接続され、
前記第2の放射素子は前記給電ケーブルの外部導体と第2の給電点で接続され、
前記第1の給電点及び前記第2の給電点を結ぶ延長線が前記第2の放射素子と重ならないことを特徴とするダイポールアンテナ。 A dipole antenna comprising a first radiating element and a second radiating element arranged on the same plane,
The first radiating element is connected to an inner conductor of a feeding cable at a first feeding point,
The second radiating element is connected to an outer conductor of the feeding cable at a second feeding point,
An extension line connecting the first feeding point and the second feeding point does not overlap the second radiating element.
前記第1の放射素子に内部導体が接続され、前記第2の放射素子に外部導体が接続され、前記第1の放射素子及び前記第2の放射素子に高周波電力を供給する給電ケーブルと、
を備えるダイポールアンテナであって、
前記同一面上への前記給電ケーブルの投影形状が前記第2の放射素子と重ならないことを特徴とするダイポールアンテナ。 A first radiating element and a second radiating element disposed on the same plane;
An inner conductor is connected to the first radiating element, an outer conductor is connected to the second radiating element, and a feeding cable for supplying high-frequency power to the first radiating element and the second radiating element;
A dipole antenna comprising:
The dipole antenna, wherein a projection shape of the feeding cable on the same plane does not overlap with the second radiating element.
前記第1の放射素子における前記対向部の端部は、前記第2の放射素子から遠ざかる方向に突出していることを特徴とする請求項1又は2に記載のダイポールアンテナ。 The first radiating element and the second radiating element have opposing portions extending in a direction closest to each other and substantially perpendicular to the arrangement direction of the first radiating element and the second radiating element,
3. The dipole antenna according to claim 1, wherein an end of the facing portion of the first radiating element protrudes in a direction away from the second radiating element.
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