JP2011217204A - Planar antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばRFID関連の機器のアンテナとして、小型で安価に構成することができ、複数周波帯で動作することも可能な平面アンテナに関する。 The present invention relates to a planar antenna that can be configured to be small and inexpensive and can operate in a plurality of frequency bands, for example, as an antenna of an RFID-related device.
近年、非接触ICカードや無線ICタグなどを使用した技術が盛んに使用されるようになっており、例えば、セキュリティ応用として入退出管理やオフィスセキュリティ管理などでの使用が多くなり、据え置き型または機器組み込み型のRFIDリーダライタ機器の用途が広がってきている。 In recent years, technologies using non-contact IC cards, wireless IC tags, etc. have been actively used. For example, as security applications, they are increasingly used in entrance / exit management, office security management, etc. Applications of built-in RFID reader / writer devices are expanding.
RFIDリーダライタ機器用のアンテナとしては、13.56MHzのHF帯用プリントループコイル、950MHz帯用の共振型のダイポールアンテナ、2.45GHz用のパッチアンテナが知られている。 Known antennas for RFID reader / writer devices include a 13.56 MHz HF band print loop coil, a 950 MHz band resonant dipole antenna, and a 2.45 GHz patch antenna.
従来は、それぞれの帯域用として別個の機器として使用されていたが、これらを一体化したリーダライタ機器が必要不可欠となっており、そのため、複数周波帯域で動作することができ、小型で安価な一体型の平面アンテナの実用化が望まれている。 Conventionally, it has been used as a separate device for each band, but a reader / writer device that integrates these devices is indispensable, so it can operate in multiple frequency bands, and is small and inexpensive. The practical application of an integrated planar antenna is desired.
従来の平面リングアンテナとしては、例えば、特許文献1記載のアンテナが知られている。 As a conventional planar ring antenna, for example, an antenna described in Patent Document 1 is known.
特許文献1記載のものでは、ベース基材上に、13.56MHz用のコイル状のアンテナ部と、アンテナ部を取り囲むように互いに所定の間隔を有して形成された2つのL字型導体からなる2.45GHz用のアンテナ部と、該2.45GHz用アンテナ部の外部にて所定の間隔を有して形成された2つの導体からなる950MHz用のアンテナ部が形成されている。 In the one described in Patent Document 1, a coiled antenna section for 13.56 MHz and two L-shaped conductors formed at predetermined intervals so as to surround the antenna section on the base substrate. The 2.45 GHz antenna section and the 950 MHz antenna section including two conductors formed at a predetermined interval outside the 2.45 GHz antenna section are formed.
本発明は、小型で安価に構成することができ、1周波以上の所望の周波数で動作することができる新規な構成の平面ループアンテナを提供することをその目的とする。 An object of the present invention is to provide a planar loop antenna having a novel configuration that is small and can be configured at low cost and that can operate at a desired frequency of one frequency or more.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明による平面アンテナは、
誘電体基板と、
前記誘電体基板の一つの平面に形成され、一部にギャップを有する第1ループ導体と、
第1ループ導体の内部に形成され、第1ループ導体に近接して離間した基端部から前記ギャップに接近するループ内部の末端部まで延びる第1直線導体と、
を備え、第1直線導体の基端部と第1ループ導体との間に平衡給電がなされ、前記第1ループ導体が第1周波数のループアンテナのループ放射素子を構成する、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a planar antenna according to the first aspect of the present invention comprises:
A dielectric substrate;
A first loop conductor formed on one plane of the dielectric substrate and having a gap in part;
A first linear conductor formed within the first loop conductor and extending from a proximal end spaced close to the first loop conductor to a distal end within the loop approaching the gap;
And a balanced feeding is performed between the base end of the first linear conductor and the first loop conductor, and the first loop conductor constitutes a loop radiating element of a loop antenna having a first frequency. .
請求項2記載の発明は、請求項1記載の平面アンテナにおいて、前記第1直線導体が第1周波数とは異なる第2周波数で動作するモノポールアンテナの放射素子を構成する、ことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the planar antenna according to the first aspect, the first linear conductor constitutes a radiating element of a monopole antenna that operates at a second frequency different from the first frequency. .
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の平面アンテナにおいて、前記誘電体基板の他方の面上に形成され、前記アンテナとは異なる周波数帯で動作し電磁誘導方式による伝送を行うコイル状導体が形成される、ことを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the planar antenna according to the first or second aspect, wherein the coil is formed on the other surface of the dielectric substrate and operates in a frequency band different from that of the antenna and performs transmission by electromagnetic induction. A shaped conductor is formed.
請求項4記載の発明は、請求項1または2記載の平面アンテナにおいて、前記誘電体基板の他方の面上に形成され、一部に第2ギャップを有し、第1ループ導体と導通する第2ループ導体をさらに備える、ことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the planar antenna according to the first or second aspect, wherein the planar antenna is formed on the other surface of the dielectric substrate, has a second gap in part, and is electrically connected to the first loop conductor. It further comprises a two-loop conductor.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の平面アンテナにおいて、前記第1ループ導体と前記第2ループ導体との間に配置されて、前記アンテナとは異なる周波数帯で動作し電磁誘導方式による伝送を行うコイル状導体をさらに備える、ことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the planar antenna according to the fourth aspect of the present invention, the planar antenna is disposed between the first loop conductor and the second loop conductor, operates in a frequency band different from the antenna, and uses an electromagnetic induction method. It further comprises a coiled conductor that performs transmission.
請求項6記載の発明は、請求項5記載の平面アンテナにおいて、前記第2ループ導体の内部に形成され、第2ループ導体に近接して離間した基端部から前記第2ギャップに接近するループ内部の末端部まで延びる第2直線導体をさらに備える、ことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the planar antenna according to the fifth aspect, the loop is formed inside the second loop conductor and approaches the second gap from a proximal end portion that is spaced close to the second loop conductor. It further has the 2nd straight conductor extended to an internal terminal part, It is characterized by the above-mentioned.
請求項7記載の発明は、請求項6記載の平面アンテナにおいて、第2直線導体の基端部と第2ループ導体との間に平衡給電がなされ、前記第1ループ導体が第1周波数のループアンテナのループ放射素子を構成し、前記第2直線導体が第1周波数とは異なる第2周波数で動作するモノポール放射素子を構成する、ことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the planar antenna according to the sixth aspect, balanced feeding is performed between the base end portion of the second straight conductor and the second loop conductor, and the first loop conductor is a loop having a first frequency. A loop radiating element of the antenna is configured, and the second linear conductor is configured as a monopole radiating element that operates at a second frequency different from the first frequency.
請求項8記載の発明は、請求項1ないし7のいずれか1項に記載の平面アンテナにおいて、前記誘電体基板に所定距離離反して該基板に略平行に金属反射板が配置される、ことを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the planar antenna according to any one of the first to seventh aspects, a metal reflector is disposed substantially parallel to the dielectric substrate with a predetermined distance apart. It is characterized by.
本発明によれば、小型で安価に構成することができる平面アンテナを実現することができる。また、第1ループ導体がループアンテナのループ放射素子を構成し、直線導体がモノポールアンテナの放射素子として構成することで、2周波で動作するアンテナとして構成することができる。さらに電磁誘導方式による伝送を行うコイル状導体を設けることで、2周波以上で動作するアンテナとして構成することができる。コイル状導体を第1ループ導体と第2ループ導体の間に挟むことで、第1ループ導体と第2ループ導体をグランドしたときの、電磁誘導方式のコイル状導体に対する静電シールドを行うことができる。そのため、コイル状導体の電力を大きくしたときにも、遠方の電界を減衰させることができ、コイル状導体による電界が周囲に与える影響を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the planar antenna which can be comprised small and cheaply is realizable. In addition, the first loop conductor constitutes a loop radiating element of a loop antenna, and the linear conductor is constituted as a radiating element of a monopole antenna, whereby an antenna that operates at two frequencies can be configured. Furthermore, by providing a coiled conductor that performs transmission by electromagnetic induction, it can be configured as an antenna that operates at two or more frequencies. By sandwiching the coiled conductor between the first loop conductor and the second loop conductor, electrostatic shielding can be performed on the electromagnetic induction type coiled conductor when the first loop conductor and the second loop conductor are grounded. it can. Therefore, even when the electric power of the coiled conductor is increased, the electric field in the distance can be attenuated, and the influence of the electric field by the coiled conductor on the surroundings can be reduced.
また、本発明の平面アンテナは、RFID関連の機器のアンテナとして、13.56MHz、950MHzまたはその近傍のUHF帯の周波数、2.45GHzで動作するアンテナとして使用することができる。 In addition, the planar antenna of the present invention can be used as an antenna for RFID-related devices as an antenna that operates at a frequency of 13.56 MHz, 950 MHz, or a UHF band in the vicinity thereof, 2.45 GHz.
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1〜図3は、本発明の第1実施形態に係る平面アンテナを表す。図において、平面アンテナ10は、誘電体基板12の一方の面に形成された第1ループ導体14と、第1ループ導体14内に形成された第1直線導体16とを有している。
(First embodiment)
1 to 3 show a planar antenna according to a first embodiment of the present invention. In the figure, the planar antenna 10 has a first loop conductor 14 formed on one surface of a dielectric substrate 12 and a first straight conductor 16 formed in the first loop conductor 14.
第1ループ導体14は、具体的には、第1横辺部14A(長さL1、幅W)と、第1横辺部14Aに対して直交する第1縦辺部14B(長さL2、幅W)及び第2縦辺部14C(長さL2、幅W)と、第1縦辺部14B及び第2縦辺部14Cに直交し第1横辺部14Aに平行な第2横辺部14D(長さL1、幅W)とからなる矩形ループの放射エレメントからなり、銅箔エッチングから形成される。縦横のアスペクト比は、約2.0(1.5〜2.5)程度とするとよい。 Specifically, the first loop conductor 14 includes a first horizontal side portion 14A (length L1, width W) and a first vertical side portion 14B (length L2, L2) orthogonal to the first horizontal side portion 14A. Width W) and second vertical side portion 14C (length L2, width W), and second horizontal side portion orthogonal to the first vertical side portion 14B and second vertical side portion 14C and parallel to the first horizontal side portion 14A. It consists of a rectangular loop radiating element consisting of 14D (length L1, width W), and is formed by copper foil etching. The aspect ratio of length and width is preferably about 2.0 (1.5 to 2.5).
第2横辺部14Dの中央部には、ギャップ15(距離d)が形成されており、そのため、第2横辺部14Dは、第1部分14D1(長さL3、幅W)と、第2部分14D2(長さL4、幅W)とにさらに分かれている。そして、長さL1+2L2+L3+L4は、第1周波数(例えば、950MHz)の波長λ1に対して、誘電体基板12の誘電率による波長の短縮率を考慮した波長λg1の1波長分に相当している。 A gap 15 (distance d) is formed in the central portion of the second lateral side portion 14D. Therefore, the second lateral side portion 14D includes the first portion 14D1 (length L3, width W) and the second portion. It is further divided into a portion 14D2 (length L4, width W). The length L1 + 2L2 + L3 + L4 corresponds to one wavelength of the wavelength λg1 in consideration of the wavelength shortening rate due to the dielectric constant of the dielectric substrate 12 with respect to the wavelength λ1 of the first frequency (for example, 950 MHz).
第1横辺部14Aの中央の近傍からは、第1直線導体16(幅a、長さb)がループ内部に向かって延びており(第1縦辺部14Bからの距離c)、第1直線導体16の末端部は、ギャップ15の方向に向かっている。但し、ギャップ15の横方向位置と第1直線導体16の横方向位置とは厳密に一致している必要はない。また、第1直線導体16の基端部は、第1横辺部14Aに向かって幅狭になるテーパ部16aとなっている。 From the vicinity of the center of the first horizontal side portion 14A, the first straight conductor 16 (width a, length b) extends toward the inside of the loop (distance c from the first vertical side portion 14B). The end portion of the straight conductor 16 is directed toward the gap 15. However, the lateral position of the gap 15 and the lateral position of the first straight conductor 16 do not have to be exactly the same. Further, the base end portion of the first straight conductor 16 is a tapered portion 16a that becomes narrower toward the first lateral side portion 14A.
また、誘電体基板12から離反して金属反射板20が誘電体基板12と平行に配置されている。この距離h1は0.1λ1程度とするとよい。 Further, the metal reflector 20 is arranged in parallel with the dielectric substrate 12 so as to be separated from the dielectric substrate 12. This distance h1 is preferably about 0.1λ1.
給電は、バラン及び整合回路を介して、第1直線導体16の基端部と第1横辺部14Aの略中央部との間で平衡給電が行われる。 Power is fed through a balun and a matching circuit between the proximal end portion of the first straight conductor 16 and the substantially central portion of the first lateral side portion 14A.
以上のように構成される平面アンテナ10において、第1周波数での平衡給電を行うことにより、第1ループ導体14がその1波長に相当することからループアンテナのループ放射素子として動作し、第1周波数の直線偏波の放射を行うことができる。 In the planar antenna 10 configured as described above, by performing balanced feeding at the first frequency, the first loop conductor 14 corresponds to one wavelength thereof, and thus operates as a loop radiating element of the loop antenna. A linearly polarized wave of frequency can be emitted.
図4は、第1周波数を950MHzとしたときの950MHz付近のリターンロス特性のシミュレーション結果を表す。このときの各種パラメータは、L1=104mm、L2=57mm、L3=L4=48.5mm、W=8mm、ギャップ15の間隔d=7mm、a=12.5mm、c=L1/2=28.5mm、誘電体基板12の厚みh=1.6mmであり、誘電体基板12の誘電率は4.6であり、bの寸法を変化させている。 FIG. 4 shows the simulation result of the return loss characteristic around 950 MHz when the first frequency is 950 MHz. Various parameters at this time are as follows: L1 = 104 mm, L2 = 57 mm, L3 = L4 = 48.5 mm, W = 8 mm, gap 15 interval d = 7 mm, a = 12.5 mm, c = L1 / 2 = 28.5 mm The thickness h of the dielectric substrate 12 is 1.6 mm, the dielectric constant of the dielectric substrate 12 is 4.6, and the dimension b is changed.
図4から950MHzにおける共振特性が得られることが分かり、bの寸法を変化させることで、共振周波数を調整することができることが分かる。また、実測データも、シミュレーションデータとほぼ同じとなることが確認された。 It can be seen from FIG. 4 that resonance characteristics at 950 MHz can be obtained, and that the resonance frequency can be adjusted by changing the dimension of b. It was also confirmed that the measured data was almost the same as the simulation data.
また、この第1実施形態において、図5及び図6に示すように、誘電体基板12の他方の面にHF帯(13.56MHz)用のコイル状導体34を設けることで、13.56MHzにおける電磁誘導方式による伝送を行うことができ、2周波対応のアンテナとすることができる。また、誘電体損失による放射効率の影響が小さいため、誘電体基板12をFR−4のような低グレードで実現することができて、安価で小型のアンテナとすることができる。そして、950MHzまたはその近傍のUHF帯の周波数で動作するRFID関連の機器として、例えばリーダ側アンテナとして、または、ICチップと組み合わせることによりタグ側またはカード側のアンテナとして、使用することができる。 In the first embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, a coiled conductor 34 for the HF band (13.56 MHz) is provided on the other surface of the dielectric substrate 12, so that the frequency at 13.56 MHz is obtained. Transmission by an electromagnetic induction method can be performed, and an antenna compatible with two frequencies can be obtained. In addition, since the influence of the radiation efficiency due to the dielectric loss is small, the dielectric substrate 12 can be realized in a low grade such as FR-4, and an inexpensive and small antenna can be obtained. Then, it can be used as an RFID-related device that operates at a frequency of 950 MHz or in the vicinity of the UHF band, for example, as a reader-side antenna, or as a tag-side or card-side antenna in combination with an IC chip.
(第2実施形態)
図7は、第2実施形態に係る平面アンテナを表す。この第2実施形態では、第1実施形態とほぼ同じ構成をなしているが、第1直線導体16の長さbを、第2周波数(例えば、2.45GHz)の波長λ2に対して、誘電体基板12の誘電率による波長の短縮率を考慮した波長λg2の1/4波長分に相当させる。これによって、第1直線導体16が、第2周波数に対してモノポールアンテナの放射素子として、第1ループ導体14が、モノポールアンテナのグランドプレートとして動作する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 shows a planar antenna according to the second embodiment. In the second embodiment, the configuration is substantially the same as that of the first embodiment, but the length b of the first straight conductor 16 is set to be dielectric with respect to the wavelength λ2 of the second frequency (for example, 2.45 GHz). This is equivalent to a quarter wavelength of the wavelength λg2 considering the wavelength shortening rate due to the dielectric constant of the body substrate 12. Accordingly, the first straight conductor 16 operates as a radiating element of the monopole antenna with respect to the second frequency, and the first loop conductor 14 operates as a ground plate of the monopole antenna.
給電は、第1周波数用バラン及び整合回路30及び第2周波数用バラン及び整合回路32をスイッチ(高周波スイッチ)38を介して行う。 Power is supplied to the first frequency balun and matching circuit 30 and the second frequency balun and matching circuit 32 via a switch (high frequency switch) 38.
図8は、第1直線導体16の長さbを様々に変化させたときの、800MHzから3GHzまでのリターンロス特性のシミュレーション結果を表す。b以外の寸法の条件は、図4の条件と同じである。 FIG. 8 shows a simulation result of the return loss characteristic from 800 MHz to 3 GHz when the length b of the first straight conductor 16 is variously changed. The conditions of dimensions other than b are the same as the conditions of FIG.
この図から、bの変化によって950MHzと2.45GHz近傍に共振特性が見られることが分かる。従って、bの値を適度に調整することで、2周波対応のアンテナとすることができる。また、その他のパラメータとして、L1を3mm変化させると950MHz付近の共振周波数が2.6%変化し、hを0.8mm変化させると950MHz付近の共振周波数が4.2%変化し、2.45GHz付近の共振周波数が2.2%変化する。誘電率を3.8〜4.8の間で変化させると、950MHz付近の共振周波数が3.2%変化し、2.45GHz付近の共振周波数が2.0%変化する。 From this figure, it can be seen that resonance characteristics are observed in the vicinity of 950 MHz and 2.45 GHz due to changes in b. Therefore, by appropriately adjusting the value of b, a two-frequency antenna can be obtained. As another parameter, when L1 is changed by 3 mm, the resonance frequency near 950 MHz is changed by 2.6%, and when h is changed by 0.8 mm, the resonance frequency near 950 MHz is changed by 4.2% and 2.45 GHz. The nearby resonant frequency changes by 2.2%. When the dielectric constant is changed between 3.8 and 4.8, the resonance frequency near 950 MHz is changed by 3.2%, and the resonance frequency near 2.45 GHz is changed by 2.0%.
パラメータを微調整することで、第1周波数と第2周波数の両方に適した共振条件を満足させることができる。一般的には、第1直線導体16の長さの長い方が、第1周波数におけるリターンロスが良く、短いと第2周波数におけるリターンロスが良い傾向となるため、両方の周波数の最適長さに第1直線導体16の長さを設定するとよい。 By finely adjusting the parameters, resonance conditions suitable for both the first frequency and the second frequency can be satisfied. In general, the longer the length of the first straight conductor 16 is, the better the return loss at the first frequency, and the shorter the length, the better the return loss at the second frequency. The length of the first straight conductor 16 may be set.
こうして、第1実施形態と同様の効果を得ると共に、2周波対応のアンテナとすることができる。 Thus, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and a dual-frequency antenna can be obtained.
また、この第2実施形態において、誘電体基板12の他方の面にHF帯(13.56MHz)用のコイルを設けることで(図5及び図6参照)、13.56MHzにおける電磁誘導方式による伝送を行うことができ、3周波対応のアンテナとすることができる。 In the second embodiment, a coil for the HF band (13.56 MHz) is provided on the other surface of the dielectric substrate 12 (see FIGS. 5 and 6), and transmission by an electromagnetic induction method at 13.56 MHz. And an antenna compatible with three frequencies can be obtained.
(第3実施形態)
図9〜図10は、第3実施形態に係る平面アンテナを表す。この例では、誘電体基板12の一方の面に、第1実施形態と同様に第1ループ導体14及び第1直線導体16が形成されると共に、誘電体基板12の他方の面に、第2ループ導体24が形成されている。
(Third embodiment)
9 to 10 show a planar antenna according to the third embodiment. In this example, the first loop conductor 14 and the first linear conductor 16 are formed on one surface of the dielectric substrate 12 as in the first embodiment, and the second surface of the dielectric substrate 12 is second on the other surface. A loop conductor 24 is formed.
第2ループ導体24は、第1ループ導体14と同様に構成され、具体的には、第1横辺部24Aと、第1横辺部24Aに対して直交する第1縦辺部24B及び第2縦辺部24Cと、第1縦辺部24B及び第2縦辺部24Cに直交し第1横辺部24Aに平行な第2横辺部24Dとからなる矩形ループの放射エレメントからなり、銅箔エッチングから形成される。第2横辺部24Dの中央部には、ギャップ25が形成されて、第1部分24D1と第2部分24D2とに分かれている。各部の長さと幅は、第1ループ導体14と同じとなっているとよい。 The second loop conductor 24 is configured in the same manner as the first loop conductor 14, and specifically, the first horizontal side 24A, the first vertical side 24B orthogonal to the first horizontal side 24A, and the first A rectangular loop radiating element comprising two vertical side portions 24C and a second horizontal side portion 24D orthogonal to the first vertical side portion 24B and the second vertical side portion 24C and parallel to the first horizontal side portion 24A; Formed from foil etching. A gap 25 is formed in the central portion of the second horizontal side portion 24D, and is divided into a first portion 24D1 and a second portion 24D2. The length and width of each part are preferably the same as those of the first loop conductor 14.
そして、第1ループ導体14と第2ループ導体24とは、誘電体基板12を貫通する接続導体28によって第1横辺部14Aと第1横辺部24Aとが繋がることによって、互いに導通している。 The first loop conductor 14 and the second loop conductor 24 are electrically connected to each other when the first lateral side portion 14A and the first lateral side portion 24A are connected by the connection conductor 28 that penetrates the dielectric substrate 12. Yes.
この実施形態においても、第2ループ導体24が第1ループ導体14と同様に動作することで、第1実施形態と同様に作用させることができる。 Also in this embodiment, since the second loop conductor 24 operates in the same manner as the first loop conductor 14, the second loop conductor 24 can be operated similarly to the first embodiment.
また、図11及び図12に示すように、誘電体基板12内の第1ループ導体14と第2ループ導体24との間に、HF帯(13.56MHz)のためのコイル状導体34を埋設させることができる。この場合、図13に示すように、コイル状導体34に送受信回路36から給電を行うことによって、13.56MHzにおける電磁誘導方式による伝送を行うことができる。 Further, as shown in FIGS. 11 and 12, a coiled conductor 34 for the HF band (13.56 MHz) is embedded between the first loop conductor 14 and the second loop conductor 24 in the dielectric substrate 12. Can be made. In this case, as shown in FIG. 13, transmission by the electromagnetic induction method at 13.56 MHz can be performed by feeding power to the coiled conductor 34 from the transmission / reception circuit 36.
コイル状導体34は、第1ループ導体14と第2ループ導体24とによって上下が挟まれており、第1ループ導体14と第2ループ導体24をグランドしたときに、コイル状導体34の静電シールドをすることができる。よって、コイル状導体34の電力を大きくしたときにも、遠方の電界を電波法規制値内に減衰させることができ、電界が周囲に与える影響を低減することができる。コイル状導体34によって発生する磁界は、第1ループ導体14及び第2ループ導体24にギャップ15、25を設けることにより減衰せずに、外部に発生させることができる。 The coiled conductor 34 is sandwiched between the first loop conductor 14 and the second loop conductor 24, and when the first loop conductor 14 and the second loop conductor 24 are grounded, the coiled conductor 34 is electrostatically charged. Can be shielded. Therefore, even when the electric power of the coiled conductor 34 is increased, a distant electric field can be attenuated within the radio wave regulation value, and the influence of the electric field on the surroundings can be reduced. The magnetic field generated by the coiled conductor 34 can be generated outside without being attenuated by providing the gaps 15 and 25 in the first loop conductor 14 and the second loop conductor 24.
第1ループ導体14による電波方式と、コイル状導体34による電磁誘導方式の2つの方式との互いの影響に関しては、コイル状導体34は、磁界動作であるために、周囲の電波方式の電界の影響は少なく、共振周波数の変動もそれほどない。一方の電波方式は、コイル状導体34の影響を受け、共振周波数がずれ、また、放射パターンも変化するおそれがある。しかしながら、図13に示すように、第1ループ導体14及び第1直線導体16に接続される第1周波数用の送受信回路31と、コイル状導体34に接続される電磁誘導方式用の送受信回路36とのグランドを別々にして、両者を絶縁することで、第1周波数における放射パターンへの影響を無くすることができる。共振周波数のずれに対しては、第1ループ導体14及び第2ループ導体24の長さ(特に矩形ループの長手方向の長さである第1横辺部14A、24Aの長さL1)、誘電体基板12の誘電率、基板厚を調整することで、第1周波数において共振周波数となるような調整をすることができる。 Regarding the mutual influences of the radio wave system using the first loop conductor 14 and the electromagnetic induction system using the coiled conductor 34, the coiled conductor 34 operates in a magnetic field, and hence the electric field of the surrounding radio wave system. There is little influence, and there is not much fluctuation of the resonance frequency. On the other hand, the radio wave system is affected by the coiled conductor 34, and the resonance frequency may shift and the radiation pattern may also change. However, as shown in FIG. 13, the first frequency transmission / reception circuit 31 connected to the first loop conductor 14 and the first straight conductor 16 and the electromagnetic induction transmission / reception circuit 36 connected to the coiled conductor 34. By separating the grounds from each other and insulating them, the influence on the radiation pattern at the first frequency can be eliminated. For the deviation of the resonance frequency, the lengths of the first loop conductor 14 and the second loop conductor 24 (particularly the length L1 of the first lateral sides 14A and 24A, which is the length in the longitudinal direction of the rectangular loop), the dielectric By adjusting the dielectric constant and the substrate thickness of the body substrate 12, it is possible to adjust the resonance frequency at the first frequency.
また、図13A及び13Bに示したように、誘電体基板12と反射板20との間に13.56MHzの送信スパイラルコイル42を設けて、コイル状導体34に非接触給電することで、電波方式のアンテナに影響を与えないようにすることもできる。コイル状導体34にキャパシタCを接続し、コイル状導体によるインダクタンスLとキャパシタCとで共振状態(f=1/2π√LC=13.56MHz)にすることで、スパイラルコイル42からの13.56MHz送信誘起電力が磁界共鳴により増幅されQ倍されて電流に比例する磁界がコイル状導体34から発生する。 Further, as shown in FIGS. 13A and 13B, a transmission spiral coil 42 of 13.56 MHz is provided between the dielectric substrate 12 and the reflection plate 20, and the coiled conductor 34 is supplied with non-contact power, so that the radio wave system It is also possible not to affect the antenna. The capacitor C is connected to the coiled conductor 34, and the resonance state (f = 1 / 2π√LC = 13.56 MHz) is established by the inductance L and the capacitor C due to the coiled conductor, whereby 13.56 MHz from the spiral coil 42 is obtained. The transmission induced power is amplified by magnetic resonance and multiplied by Q, and a magnetic field proportional to the current is generated from the coiled conductor 34.
こうして、前実施形態の効果に加えて、コイル状導体34を設けることにより、2周波対応のアンテナとすることができる。 Thus, in addition to the effects of the previous embodiment, by providing the coiled conductor 34, a two-frequency antenna can be obtained.
(第4実施形態)
図14は、第4実施形態に係る平面アンテナである。この第4実施形態では、第3実施形態とほぼ同じ構成をなしているが、第1直線導体16の長さbを、第2周波数(例えば、2.45GHz)の波長λ2に対して、誘電体基板12の誘電率による波長の短縮率を考慮した波長λg2の1/4波長分に相当させる。これによって、第1直線導体16が、第2周波数に対してモノポールアンテナの放射素子として動作する。
(Fourth embodiment)
FIG. 14 shows a planar antenna according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the configuration is almost the same as that of the third embodiment, but the length b of the first straight conductor 16 is set to be dielectric with respect to the wavelength λ2 of the second frequency (eg, 2.45 GHz). This is equivalent to a quarter wavelength of the wavelength λg2 considering the wavelength shortening rate due to the dielectric constant of the body substrate 12. Accordingly, the first straight conductor 16 operates as a radiating element of the monopole antenna with respect to the second frequency.
給電は、第1周波数用バラン及び整合回路30及び第2周波数用バラン及び整合回路32をスイッチ(高周波スイッチ)38を介して行う。 Power is supplied to the first frequency balun and matching circuit 30 and the second frequency balun and matching circuit 32 via a switch (high frequency switch) 38.
これによって、第4実施形態においては、2周波対応のアンテナとすることができ、その調整が容易となる。 As a result, in the fourth embodiment, an antenna compatible with two frequencies can be obtained, and adjustment thereof is facilitated.
即ち、第1ループ導体14は、専ら第1周波数の共振に適した長さ及び位置に設定され、第1ループ導体14が第1周波数(例えば950MHz)におけるループ放射素子として動作し、第1直線導体16は、専ら第2周波数(例えば2.45GHz)の共振に適した長さ及び位置に設定され、第2直線導体26は、第2周波数におけるモノポール放射素子として動作する。 That is, the first loop conductor 14 is set to a length and a position that are suitable for resonance at the first frequency, and the first loop conductor 14 operates as a loop radiating element at the first frequency (for example, 950 MHz). The conductor 16 is set to a length and a position that are exclusively suitable for resonance at the second frequency (eg, 2.45 GHz), and the second linear conductor 26 operates as a monopole radiating element at the second frequency.
これによって、前実施形態の効果に加えて、2周波対応のアンテナとすることができる。それぞれ第1ループ導体14、第1直線導体16を個別に微調整することで、それぞれ共振するべき第1周波数と第2周波数に適した微調整を行うことができる。 As a result, in addition to the effects of the previous embodiment, a dual-frequency antenna can be obtained. By finely adjusting the first loop conductor 14 and the first linear conductor 16 individually, fine adjustment suitable for the first frequency and the second frequency to be resonated can be performed.
さらに、誘電体基板12内の第1ループ導体14と第2ループ導体24との間に、HF帯(13.56MHz)のためのコイル状導体34を埋設させることができる。この場合、図15に示すように、コイル状導体34に給電を行い、第1周波数のための送受信用回路31及び第2周波数のための送受信用回路33と、HF帯(13.56MHz)のための送受信用回路36とのグランドを別々にして互いに絶縁することにより、第1周波数における放射パターンへの影響を無くすることができる。共振周波数のずれに対しては、第1ループ導体14及び第2ループ導体24の長さ(特に矩形ループの長手方向の長さである第1横辺部14A、24Aの長さL1)、誘電体基板12の誘電率、基板厚を調整することで、第1周波数において共振周波数となるような調整をすることができる。 Further, a coiled conductor 34 for the HF band (13.56 MHz) can be embedded between the first loop conductor 14 and the second loop conductor 24 in the dielectric substrate 12. In this case, as shown in FIG. 15, power is supplied to the coiled conductor 34, the transmission / reception circuit 31 for the first frequency and the transmission / reception circuit 33 for the second frequency, and the HF band (13.56 MHz). For this reason, the ground for the transmission / reception circuit 36 is separated and insulated from each other, thereby eliminating the influence on the radiation pattern at the first frequency. For the deviation of the resonance frequency, the lengths of the first loop conductor 14 and the second loop conductor 24 (particularly the length L1 of the first lateral sides 14A and 24A, which is the length in the longitudinal direction of the rectangular loop), the dielectric By adjusting the dielectric constant and the substrate thickness of the body substrate 12, it is possible to adjust the resonance frequency at the first frequency.
また、図13A及び13Bに示したものと同様に、誘電体基板12と反射板20との間に13.56MHzの送信スパイラルコイル42を設けて、コイル状導体34に非接触給電することで、電波方式のアンテナに影響を与えないようにすることもできる。コイル状導体34にキャパシタCを接続し、コイル状導体によるインダクタンスLとキャパシタCとで共振状態(f=1/2π√LC=13.56MHz)にすることで、スパイラルコイル42からの13.56MHz送信誘起電力が磁界共鳴により増幅されQ倍されて電流に比例する磁界がコイル状導体34から発生する。
こうして、前実施形態の効果に加えて、3周波対応のアンテナとすることができる。
Similarly to the one shown in FIGS. 13A and 13B, a transmission spiral coil 42 of 13.56 MHz is provided between the dielectric substrate 12 and the reflection plate 20, and non-contact power feeding is performed on the coiled conductor 34. It is also possible not to affect the radio wave antenna. The capacitor C is connected to the coiled conductor 34, and the resonance state (f = 1 / 2π√LC = 13.56 MHz) is established by the inductance L and the capacitor C due to the coiled conductor, whereby 13.56 MHz from the spiral coil 42 is obtained. The transmission induced power is amplified by magnetic resonance and multiplied by Q, and a magnetic field proportional to the current is generated from the coiled conductor 34.
In this way, in addition to the effects of the previous embodiment, a three-frequency antenna can be obtained.
(第5実施形態)
図16〜図19は、第5実施形態に係る平面アンテナである。この第5実施形態では、第3実施形態に対して、さらに、第2ループ導体24内に第2直線導体26が形成されている。
(Fifth embodiment)
16 to 19 are planar antennas according to the fifth embodiment. In the fifth embodiment, a second linear conductor 26 is further formed in the second loop conductor 24 compared to the third embodiment.
即ち、第2ループ導体24の第1横辺部24Aの中央の近傍からは、第1直線導体26がループ内部に向かって延びており、第2直線導体26の末端部は、ギャップ25の方向に向かっている。但し、ギャップ25の横方向位置と第2直線導体26の横方向位置とは厳密に一致している必要はない。また、第2直線導体26の基端部は、第1横辺部24Aに向かって幅狭になるテーパ部26aとなっている。 That is, from the vicinity of the center of the first lateral side 24A of the second loop conductor 24, the first straight conductor 26 extends toward the inside of the loop, and the end of the second straight conductor 26 extends in the direction of the gap 25. Heading to However, the lateral position of the gap 25 and the lateral position of the second straight conductor 26 do not have to be exactly the same. The base end portion of the second straight conductor 26 is a tapered portion 26a that becomes narrower toward the first lateral side portion 24A.
給電は、図19に示すように、バラン及び整合回路30を介して、第1直線導体16の基端部と第1横辺部14Aの略中央部との間で平衡給電が行われると共に、バラン及び整合回路32を介して、第2直線導体26の基端部と第1横辺部24Aの略中央部との間で平衡給電が行われる。バラン及び整合回路30からは第1周波数での給電がなされ、バラン及び整合回路32からは第2周波数での給電がなされる。 As shown in FIG. 19, balanced feeding is performed between the base end portion of the first straight conductor 16 and the substantially central portion of the first lateral side portion 14A via the balun and the matching circuit 30, as shown in FIG. Via the balun and matching circuit 32, balanced power feeding is performed between the proximal end portion of the second straight conductor 26 and the substantially central portion of the first lateral side portion 24A. The balun and matching circuit 30 supplies power at the first frequency, and the balun and matching circuit 32 supplies power at the second frequency.
そして、第1直線導体16は、専ら第1周波数の共振に適した長さ及び位置に設定され、第1ループ導体14が第1周波数(例えば950MHz)におけるループ放射素子として動作し、第2直線導体26は、専ら第2周波数(例えば2.45GHz)の共振に適した長さ及び位置に設定され、第2直線導体26は、第2周波数におけるモノポール放射素子として動作する。 The first straight conductor 16 is set to a length and position that are suitable for resonance at the first frequency, and the first loop conductor 14 operates as a loop radiating element at the first frequency (for example, 950 MHz). The conductor 26 is set to a length and a position that are exclusively suitable for resonance at the second frequency (eg, 2.45 GHz), and the second straight conductor 26 operates as a monopole radiating element at the second frequency.
または、第1直線導体16は、専ら第1周波数の共振に適した長さ及び位置に設定され、第1ループ導体14が第1周波数(例えば950MHz)におけるループ放射素子として動作し、第2直線導体26は、専ら第2周波数(例えば915MHz)の共振に適した長さ及び位置に設定され、第2ループ導体24が、第2周波数におけるループ放射素子として動作するようにしてもよい。 Alternatively, the first straight conductor 16 is set to a length and a position that are suitable for resonance at the first frequency, and the first loop conductor 14 operates as a loop radiating element at the first frequency (for example, 950 MHz). The conductor 26 may be set to a length and a position that are exclusively suitable for resonance at the second frequency (for example, 915 MHz), and the second loop conductor 24 may operate as a loop radiating element at the second frequency.
これによって、前実施形態の効果に加えて、2周波対応のアンテナとすることができる。それぞれ第1直線導体16、第2直線導体26を個別に微調整することで、それぞれ共振するべき第1周波数と第2周波数に適した微調整を行うことができる。 As a result, in addition to the effects of the previous embodiment, a dual-frequency antenna can be obtained. By finely adjusting the first linear conductor 16 and the second linear conductor 26 individually, fine adjustment suitable for the first frequency and the second frequency to be resonated can be performed.
さらに、図20及び図12に示すように、誘電体基板12内の第1ループ導体14と第2ループ導体24との間に、HF帯(13.56MHz)のためのコイル状導体34が埋設されることができる。この場合、図21に示すように、コイル状導体34に給電を行うことによって、13.56MHzにおける電磁誘導方式による伝送を行うことができ、3周波対応のアンテナとすることができる。 Further, as shown in FIGS. 20 and 12, a coiled conductor 34 for the HF band (13.56 MHz) is embedded between the first loop conductor 14 and the second loop conductor 24 in the dielectric substrate 12. Can be done. In this case, as shown in FIG. 21, by feeding power to the coiled conductor 34, transmission by an electromagnetic induction method at 13.56 MHz can be performed, and an antenna compatible with three frequencies can be obtained.
また、図13A及び13Bに示したものと同様に、誘電体基板12と反射板20との間に13.56MHzの送信スパイラルコイル42を設けて、コイル状導体34に非接触給電することで、電波方式のアンテナに影響を与えないようにすることもできる。コイル状導体34にキャパシタCを接続し、コイル状導体によるインダクタンスLとキャパシタCとで共振状態(f=1/2π√LC=13.56MHz)にすることで、スパイラルコイル42からの13.56MHz送信誘起電力が磁界共鳴により増幅されQ倍されて電流に比例する磁界がコイル状導体34から発生する。 Similarly to the one shown in FIGS. 13A and 13B, a transmission spiral coil 42 of 13.56 MHz is provided between the dielectric substrate 12 and the reflection plate 20, and non-contact power feeding is performed on the coiled conductor 34. It is also possible not to affect the radio wave antenna. The capacitor C is connected to the coiled conductor 34, and the resonance state (f = 1 / 2π√LC = 13.56 MHz) is established by the inductance L and the capacitor C due to the coiled conductor, whereby 13.56 MHz from the spiral coil 42 is obtained. The transmission induced power is amplified by magnetic resonance and multiplied by Q, and a magnetic field proportional to the current is generated from the coiled conductor 34.
尚、以上の各実施形態では、金属反射板20を設けていたが、金属反射板20を省略することも可能である。金属反射板20の有無で第1周波数の共振周波数が変動し、また、金属反射板20が有る場合には無い場合に比較して、利得が上がるため、金属反射板20の有無による調整も可能である。 In each of the above embodiments, the metal reflector 20 is provided. However, the metal reflector 20 can be omitted. The resonance frequency of the first frequency fluctuates depending on the presence or absence of the metal reflector 20, and the gain is increased in comparison with the case where the metal reflector 20 is present, so that adjustment can be made depending on whether or not the metal reflector 20 is present. It is.
10 平面アンテナ
12 誘電体基板
14 第1ループ導体
15 ギャップ
16 第1直線導体
20 金属反射板
24 第2ループ導体
25 ギャップ
26 第2直線導体
34 コイル状導体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Planar antenna 12 Dielectric board | substrate 14 1st loop conductor 15 Gap 16 1st linear conductor 20 Metal reflector 24 2nd loop conductor 25 Gap 26 2nd linear conductor 34 Coiled conductor
Claims (8)
前記誘電体基板の一つの平面に形成され、一部にギャップを有する第1ループ導体と、
第1ループ導体の内部に形成され、第1ループ導体に近接して離間した基端部から前記ギャップに接近するループ内部の末端部まで延びる第1直線導体と、
を備え、第1直線導体の基端部と第1ループ導体との間に平衡給電がなされ、前記第1ループ導体が第1周波数のループアンテナのループ放射素子を構成する、ことを特徴とする平面アンテナ。 A dielectric substrate;
A first loop conductor formed on one plane of the dielectric substrate and having a gap in part;
A first linear conductor formed within the first loop conductor and extending from a proximal end spaced close to the first loop conductor to a distal end within the loop approaching the gap;
And a balanced feeding is performed between the base end of the first linear conductor and the first loop conductor, and the first loop conductor constitutes a loop radiating element of a loop antenna having a first frequency. Planar antenna.
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