JP2013074622A - アンテナ - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明の実施形態に従うアンテナは、一定方向に折り曲げられて形成される第１放射体、上記第１放射体の下部に形成される第２放射体、上記第２放射体と連結される導電部材、及び上記導電部材と離隔し、側面を囲むように形成されるカップリング部を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、円形給電構造を有するアンテナに関し、より詳しくは、円形給電を活用することで、アンテナとアンテナの給電との間にインピーダンス整合を最適化し、また、給電ラインも他のアンテナとして動作してアンテナの効率を増加させ、ビーム成形を可能にするアンテナに関する。

アンテナの技術は、過去の外装型アンテナから最近の内蔵型アンテナに発展するにつれて、小型化及び軽量化が求められている。

このような技術の発達は、スマートフォンを活用した家電製品の需要も増えるにつれて、スマートフォンと共に家電でも多様な機能が追加されることによって、アンテナの小型化及び軽量化が求められているので、アンテナの小型化に対する技術開発が絶えず進められており、小型化と共に多様な技法を適用した高効率アンテナも多様な無線機器に適用されている。

アンテナに含まれる放射体は、低周波帯域共振周波数での波長の４分の１に該当する長さに形成されるが、よりコンパクト（Compact）な広帯域アンテナが求められており、より広い周波数帯域で使用できるアンテナが求められている。

本発明は、従来の給電ラインを円形給電カップリングを活用して給電ラインを１つの独立的なアンテナとして動作させることによって、給電ラインに取り付けられるアンテナと共に、配列アンテナとして動作されて、高効率の小型アンテナを多様な無線機器に提供しようとする。

本発明の実施形態に従うアンテナは、一定方向に折り曲げられて形成される第１放射体、上記第１放射体の下部に形成される第２放射体、上記第２放射体と連結される導電部材、及び上記導電部材と離隔し、側面を囲むように形成されるカップリング部を含む。

本発明の円形給電カップリングアンテナは、次のような効果を提供する。

第１に、アンテナ給電ラインに取り付けられるアンテナとは更に他のアンテナとして活用して、２つのアンテナを配列アンテナとして活用することによって、アンテナの効率を増加させる。

第２に、給電ラインに取り付けられるアンテナの一部が給電ラインアンテナ化することで、アンテナの電気的な長さを小型化することができる。

第３に、カップリングを用いてより広帯域に対するインピーダンスマッチングが可能である。

本発明の実施形態に従うアンテナの構成要素を分離して示す斜視図である。 図１のＡの部分拡大図である。 本発明の実施形態に従うアンテナの構成要素を結合して示す斜視図である。 本発明の実施形態に従うアンテナの放射形態を示す図である。 本発明の実施形態に従うアンテナの放射形態を示す図である。 本発明の他の実施形態に従うアンテナの構成要素を分離して示す斜視図である。 本発明の更に他の実施形態に従うアンテナの構成要素を分離して示す斜視図である。

以下、本発明の好ましい実施形態に対して添付図面を参照しつつ詳細に説明する。その他の実施形態の具体的な事項は詳細な説明及び図面に含まれている。本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は添付する図面と共に詳細に後述している実施形態を参照すると明確になる。明細書の全体に亘って同一参照符号は同一構成要素を指し示す。

図１は本発明の実施形態に従うアンテナの構成要素を分離して示す斜視図であり、図２は図１のＡの部分拡大図であり、図３は本発明の実施形態に従うアンテナの構成要素を結合して示す斜視図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態に従う広帯域内蔵型アンテナ装置１００はアンテナ部及び基板２０を含むことができ、アンテナ部は給電部３の上側に形成される。

また、上記アンテナ部は、第１放射体１、第２放射体２、給電部３、カップリング部４、第１放射体取付面５、及び導電部材６を含むことができる。第１放射体１及び第２放射体２は、接地部及び給電部３が各々連結される。

上記基板２０の材料には、エポキシ（epoxy）、デュロイド（Duroid）、テフロン（Teflon）（登録商標）、ベークライト、高抵抗シリコン、ガラス、アルミナ、ＬＴＣＣ、及びエアフォーム（Air form）のうち、いずれか１つ以上が使われることができ、これに対して限定しない。

第１放射体１及び第２放射体２は、予め設定された周波数帯域のＲＦ信号を外部に放射し、外部から予め設定された周波数帯域のＲＦ信号を受信する機能を行う。

第１放射体１は第１放射体取付面５に取り付けられて第２放射体２と連結できる。上記第１放射体１及び第２放射体２は同一な物質で形成できる。

第１放射体１は２つの折曲線１１０、１２０に沿って各々直角に折曲できる。ここで、２つの折曲線１１０、１２０は第１放射体１を折曲するための仮想のライン（Line）でありうる。

この際、第１放射体１は前述した２つの折曲線１１０、１２０に沿って同一な方向に折曲できるが、各々直角に折曲できる。これによって、アンテナが実装される空間が減少する。また、制限された空間内で具現できるように、上記第１放射体１はミアンダ（meander）ライン構造の金属板で形成される。

ここでは、第１放射体１が折り曲げられる角度が直角であると仮定して説明したが、第１放射体１が折り曲げられる角度は直角以上または以下の角度であることもある。また、第１放射体１、第２放射体２などの寸法は、共振周波数、波長などによって各々異なるように設定されることもできる。

本発明の一実施形態に従うアンテナ装置１００は、携帯用端末機（例えば、移動通信端末機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等）に使われるインターナルアンテナ（Internal Antenna）に利用できる。

上記第２放射体２によって基本帯域（Fundamental band）での共振及び／または高周波帯域（Higher band）での共振が追加できる。即ち、第２放射体２は全体的にループ形状に形成されることができ、これによって、基本帯域（Fundamental band）での共振及び／または高周波帯域（Higher band）での共振が追加できる。

上記第２放射体２は折り曲げられる部分で導電部材６が形成される。上記導電部材６により第２放射体２が折り曲げられ、連結できる。また、上記第２放射体２は、第１放射体取付面５と連結できる。

図２を参考すると、カップリング部４は、閉ループ（または、リング（Ring））形状を形成することができる。カップリング構造（Ａ）は全ての周波数帯域でアンテナ装置１００の電気的特性（特に、インピーダンスマッチング（Impedance matching）に影響を及ぼすことができる。

カップリング構造（Ａ）において、カップリング部４及び導電部材６が所定距離離隔（ｄ）してインピーダンスマッチングが遂行される。

上記カップリング部４は、図示したように、‘Ｏ’形状に形成されたが、‘Ｃ’形状に形成されることもでき、これに対して限定しない。上記カップリング部４が‘Ｏ’形状に形成される場合には積層型アンテナに使用され、‘Ｃ’形状に形成される場合には両面型アンテナに使用されることもできる。

上記導電部材６は円柱形状に形成されたが、これに対して限定しない。上記導電部材６は第２放射体２と連結され、カップリング部４と離隔して形成される。

電磁気的にカップリングされるエネルギーの量と共振周波数及び整合状態に影響を及ぼすので、アンテナが取り付けられる端末機の全体的なサイズ及び内部空間、そして部品配置などを考慮して全体的な離隔距離（ｄ）と導電部材６の半径（ｒ）を調節して構成するようになる。

即ち、上記離隔距離（ｄ）と導電部材６の半径（ｒ）の長さを多様に設定することは、容量性成分の多様化をより極大化するためであり、多様な形式に変形されて適用できる。例えば、離隔距離（ｄ）と導電部材６の半径（ｒ）のうち、いずれか１つのみ変更されるか、離隔距離（ｄ）と導電部材６の半径（ｒ）が同時に変更されることもできる。

上記カップリング部４と連結される第２放射体２と、上記導電部材６と連結される第２放射体２は、相互水平に形成される。

このように、カップリング部４及び導電部材６が所定距離（ｄ）離隔した構造で発生するカップリングマッチングによって、一層広帯域に対するインピーダンスマッチングが可能になる。

即ち、従来の逆−Ｆアンテナの場合、接地ピンを通じたポイントマッチングのみなされる構造であり、このようなマッチング方式は充分な広帯域マッチングがなされないという問題点があったが、本発明のカップリングマッチング構造では、より広帯域に対するインピーダンスマッチングが可能である。

上記カップリング構造により容量性（capacitor）に結合されてインピーダンスマッチングが可能になり、上記容量値の大きさは上記離隔距離（ｄ）により変わることができる。例えば、上記離隔距離（ｄ）が増加すれば容量値が増加する。そして、上記カップリング構造により第１放射体１の電気的長さが小型化する。

図４及び図５は、本発明の実施形態に従うアンテナの放射形態を示す図である。図４は外装型アンテナに使われる場合を示したものであって、全放射形態のアンテナが必要となるので、図示したように、第２放射体２が点対称構造で形成される。第２放射体２が点対称構造で形成される場合、上記カップリング部４は‘Ｏ’形状に形成される。

図５は内蔵型アンテナに使われる場合を示したものであって、方向性を有するアンテナが必要となるので、図示したように、第２放射体２が面対称構造で形成される。第２放射体２が面対称構造で形成される場合、上記カップリング部４は‘Ｃ’形状に形成される。

図６は、本発明の他の実施形態に従うアンテナの構成要素を分離して示す斜視図である。図６を参考すると、上記給電部３は複数個形成されて上記第１放射体取付面５と連結される。即ち、上記給電部３は、第１給電部（Ｌ）及び第２給電部（Ｍ）が並列に形成されて上記第１放射体取付面５と連結される。

上記第１給電部（Ｌ）及び第２給電部（Ｍ）は同一平面上に形成され、相互同一な幅に形成され、これに対して限定しない。上記第１給電部（Ｌ）及び第２給電部（Ｍ）は、同一平面上に平行に形成されたり、傾きを有して形成されることもできる。

図７は、本発明の更に他の実施形態に従うアンテナの構成要素を分離して示す斜視図である。図６とは異なり、第１給電部（Ｌ）及び第２給電部（Ｍ）が導電部材６を通じて高さを異にして並列連結されるように形成される。第１給電部（Ｌ）及び第２給電部（Ｍ）は同一な物質で形成され、導電性物質を含む。

このように、給電部が複数個形成されるので、アンテナが小型化できる。

以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ、必ず１つの実施形態のみに限定されるものではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。

以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するのでない。本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、多様な変形及び応用が可能であることが同業者にとって明らかである。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (16)

1. 一定方向に折り曲げられて形成される第１放射体と、
   前記第１放射体の下部に形成される第２放射体と、
   前記第２放射体と連結される導電部材と、
   前記導電部材と離隔し、側面を囲むように形成されるカップリング部と、
   を含むことを特徴とする、アンテナ。
2. 前記導電部材は円柱形状に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記第２放射体は点対称形状に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
4. 前記第２放射体は線対称形状に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
5. 前記カップリング部は‘Ｃ’形状であることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
6. 前記カップリング部は‘Ｏ’形状であることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
7. 前記第１放射体は所定の幅を有する金属板が多重に折り曲げられて形成されることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
8. 前記折り曲げられる角度は直角であることを特徴とする、請求項７に記載のアンテナ。
9. 前記カップリング部は円形に形成され、前記第２放射体と連結されることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
10. 前記カップリング部と連結される第２放射体と、前記導電部材と連結される第２放射体は相互水平に形成されることを特徴とする、請求項９に記載のアンテナ。
11. 前記第２放射体と電気的に連結される第１放射体取付面及び給電部を含むことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
12. 前記給電部は複数個形成されて前記第１放射体取付面と連結されることを特徴とする、請求項１１に記載のアンテナ。
13. 前記給電部は同一平面上に形成されることを特徴とする、請求項１２に記載のアンテナ。
14. 前記給電部は第１給電部及び第２給電部が並列に連結されることを特徴とする、請求項１２に記載のアンテナ。
15. 前記第１給電部及び第２給電部は導電部材を通じて高さを異にして並列連結されることを特徴とする、請求項１１に記載のアンテナ。
16. 前記第１給電部及び第２給電部は同一な物質で形成されることを特徴とする、請求項１５に記載のアンテナ。

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