JP2015211425A

JP2015211425A - Multiband antenna

Info

Publication number: JP2015211425A
Application number: JP2014093588A
Authority: JP
Inventors: 丈雅山村; Takemasa Yamamura; 藤原　正樹; Masaki Fujiwara; 正樹藤原; 裕子川端; Hiroko Kawabata
Original assignee: Oi Electric Co Ltd
Current assignee: Oi Electric Co Ltd
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2015-11-24

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize a multiband antenna.SOLUTION: A bow tie antenna element 12 is formed with an isosceles triangular conductor plate. The bow tie antenna element 12 is disposed on an insulator plate 20 so that its flaring direction of the isosceles triangle becomes upward. A monopole antenna element 14 is configured with a linear conductor, and includes a flaring direction section 22 extended toward the flaring direction of the bow tie antenna element 12, and two bent sections 24 whose extending direction is toward a crosswise direction. A section shown with chain double-dashed lines in the flaring direction section 22 is a part of the bow tie antenna element 12, and is unified with the conductor plate forming the bow tie antenna element 12. An upper part of the flaring direction section 22 is projected from a flaring edge of the bow tie antenna element 12. A lower edge of the flaring direction section 22 is a feeding edge 26 of a multiband antenna 10.

Description

本発明は、マルチバンドアンテナに関し、特に、その構造の改良に関する。 The present invention relates to a multiband antenna, and more particularly to an improvement in its structure.

複数の周波数帯域において無線信号を送受信するマルチバンド方式の無線装置が広く用いられている。マルチバンド方式の無線装置には、各周波数帯域ごとに個別にアンテナが設けられたものの他、複数の周波数帯域で無線信号を送受信するマルチバンドアンテナが設けられたものがある。特許文献１には、長さが異なる複数の素子が用いられたマルチバンドアンテナが記載されている。このマルチバンドアンテナでは、各素子の一端が共通の給電点に接続されている。 Multi-band wireless devices that transmit and receive wireless signals in a plurality of frequency bands are widely used. Some multi-band wireless devices are provided with an antenna for each frequency band, and some are provided with a multi-band antenna for transmitting and receiving radio signals in a plurality of frequency bands. Patent Document 1 describes a multiband antenna using a plurality of elements having different lengths. In this multiband antenna, one end of each element is connected to a common feeding point.

また、アンテナには、広い周波数帯域で性能の確保が必要とされることがある。そこで、広帯域のアンテナとして、対数周期アンテナ、ボウタイアンテナ等の自己補対アンテナが考えられている。特許文献２にはボウタイアンテナが記載されている。 In addition, the antenna may need to ensure performance in a wide frequency band. Thus, self-complementary antennas such as logarithmic periodic antennas and bow tie antennas have been considered as broadband antennas. Patent Document 2 describes a bowtie antenna.

特開２０１２−１６９８９６号公報JP 2012-169896 A 特開２０１０−２６３５２４号公報JP 2010-263524 A

近年、携帯電話等の無線装置については、アンテナ等のハードウエアが占有するスペースを縮小し、設計自由度を向上させることが期待されている。しかし、複数の素子を組み合わせたマルチバンドアンテナは、小型化が困難なことが多い。 In recent years, wireless devices such as mobile phones are expected to reduce the space occupied by hardware such as antennas and improve the degree of freedom in design. However, it is often difficult to reduce the size of a multiband antenna in which a plurality of elements are combined.

本発明は、マルチバンドアンテナを小型化することを目的とする。 An object of the present invention is to reduce the size of a multiband antenna.

本発明は、末広がり形状の導体板と、前記導体板と一体化された線状導体と、前記線状導体の一端に設けられた給電端と、を備え、前記線状導体は、前記導体板の末広がり開始部を通り、または、前記末広がり開始部に前記一端が合わせられ、前記導体板が広がる方向に伸びる末広がり方向区間を有することを特徴とする。 The present invention includes a conductor plate having a divergent shape, a linear conductor integrated with the conductor plate, and a power supply end provided at one end of the linear conductor, and the linear conductor includes the conductor plate. The first end is aligned with the end spread start portion, and has a end spread direction section extending in the direction in which the conductor plate extends.

望ましくは、前記末広がり方向区間は、前記導体板の広がり先の縁から突出し、前記線状導体は、前記末広がり方向区間の突出端から折れ曲がった折れ曲がり区間を有する。 Preferably, the end spreading direction section protrudes from an edge of the conductor plate, and the linear conductor has a bent section bent from a protruding end of the end spreading direction section.

望ましくは、前記導体板は、自己補対アンテナの素子をなす。 Preferably, the conductive plate forms an element of a self-complementary antenna.

望ましくは、接地導体を備える不平衡アンテナである。 Desirably, an unbalanced antenna having a ground conductor.

望ましくは、平衡アンテナを構成する２つのアンテナ片側ユニットを備え、各前記アンテナ片側ユニットは、前記導体板と、前記線状導体と、前記給電端と、を備える。 Desirably, two antenna one side units which comprise a balanced antenna are provided, and each said antenna one side unit is provided with the said conductor board, the said linear conductor, and the said electric power feeding end.

望ましくは、前記給電端に接続される低域通過フィルタを有する。 Preferably, it has a low-pass filter connected to the feeding end.

本発明によれば、マルチバンドアンテナを小型化することができる。 According to the present invention, the multiband antenna can be reduced in size.

第１の実施形態に係るマルチバンドアンテナを示す図である。It is a figure which shows the multiband antenna which concerns on 1st Embodiment. 低域通過フィルタが設けられたマルチバンドアンテナを示す図である。It is a figure which shows the multiband antenna provided with the low-pass filter. 同軸ケーブルが接続されたマルチバンドアンテナを示す図である。It is a figure which shows the multiband antenna to which the coaxial cable was connected. 第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナを示す図である。It is a figure which shows the multiband antenna which concerns on 2nd Embodiment. １．９ＧＨｚの無線信号についてのｘｙ面内指向特性の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of xy in-plane directivity for a 1.9 GHz radio signal. ８００ＭＨｚの無線信号についてのｘｙ面内指向特性の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of xy in-plane directivity characteristic about a 800-MHz radio signal. 入力インピーダンス軌跡の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of an input impedance locus. 定在波比の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of standing wave ratio. 第３の実施形態に係るマルチバンドアンテナを示す図である。It is a figure which shows the multiband antenna which concerns on 3rd Embodiment. モノポールアンテナ素子の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a monopole antenna element. 平衡マルチバンドアンテナを示す図である。It is a figure which shows a balanced multiband antenna. 平衡マルチバンドアンテナの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a balanced multiband antenna.

図１には、本発明の第１の実施形態に係るマルチバンドアンテナ１０が記載されている。マルチバンドアンテナ１０は、ボウタイアンテナ素子１２、モノポールアンテナ素子１４、接地導体板１８、および、これらの構成要素が固定される絶縁体板２０を備える。 FIG. 1 shows a multiband antenna 10 according to a first embodiment of the present invention. The multiband antenna 10 includes a bow tie antenna element 12, a monopole antenna element 14, a ground conductor plate 18, and an insulator plate 20 to which these components are fixed.

ボウタイアンテナ素子１２は、二等辺三角形の導体板によって形成されている。ボウタイアンテナ素子１２は、長さの等しい２本の等辺がなす頂角が下方向（ｙ軸負方向）に向けられ、二等辺三角形の末広がり方向が上方向となるように絶縁体板２０上に配置されている。ボウタイアンテナ素子１２が広がった先の縁は、二等辺三角形の底辺３２をなす。各等辺と横方向（ｘ軸方向）とがなす角度は、およそ４５°であるが、後述するアンテナ性能に応じて、角度を４５°から変更してもよい。 The bow tie antenna element 12 is formed of an isosceles triangular conductor plate. The bow tie antenna element 12 is formed on the insulator plate 20 so that the apex angle formed by two equal sides having the same length is directed downward (y-axis negative direction), and the diverging direction of the isosceles triangle is upward. Has been placed. The edge where the bow-tie antenna element 12 spreads forms the base 32 of an isosceles triangle. The angle formed by each equilateral side and the horizontal direction (x-axis direction) is approximately 45 °, but the angle may be changed from 45 ° according to the antenna performance described later.

モノポールアンテナ素子１４は線状導体によって構成され、ボウタイアンテナ素子１２の末広がり方向に延伸方向が向けられた末広がり方向区間２２、延伸方向が横方向に向けられた２本の折れ曲がり区間２４を備える。末広がり方向区間２２のうち、二点鎖線で示された区間はボウタイアンテナ素子１２の一部となっており、ボウタイアンテナ素子１２を形成する導体板と一体化されている。末広がり方向区間２２の下端の位置はボウタイアンテナ素子１２の頂角の位置に合わせられている。末広がり方向区間２２の上部は、ボウタイアンテナ素子１２の広がり先の縁から突出している。２本の折れ曲がり区間２４のそれぞれの一端は、末広がり方向区間２２の上端に接続され、これらの折れ曲がり区間２４は相反する方向に伸びている。各折れ曲がり区間２４の先端付近は斜め下方に曲げられている。 The monopole antenna element 14 is constituted by a linear conductor, and includes a diverging direction section 22 in which the extending direction is directed in the diverging direction of the bow tie antenna element 12 and two bent sections 24 in which the extending direction is directed in the lateral direction. Of the end-spreading direction section 22, a section indicated by a two-dot chain line is a part of the bow tie antenna element 12 and is integrated with a conductor plate forming the bow tie antenna element 12. The position of the lower end of the end spreading direction section 22 is adjusted to the position of the apex angle of the bow tie antenna element 12. The upper part of the end spreading direction section 22 protrudes from the edge of the bow tie antenna element 12 where it extends. One end of each of the two bent sections 24 is connected to the upper end of the end spreading direction section 22, and these bent sections 24 extend in opposite directions. The vicinity of the tip of each bent section 24 is bent obliquely downward.

末広がり方向区間２２の下端はマルチバンドアンテナ１０の給電端２６となっている。末広がり方向区間２２は、ボウタイアンテナ素子１２の末広がり開始部である頂角を通り、頂角よりも下方に突出していてもよい。 The lower end of the end-spreading direction section 22 is a feeding end 26 of the multiband antenna 10. The end-spreading direction section 22 may pass through the apex angle that is the end-spread start portion of the bow tie antenna element 12 and may protrude downward from the apex angle.

給電端２６には縦方向に伸びる給電線１６の一端が接続されている。給電線１６の両側には接地導体板１８が配置されている。２つの接地導体板１８のそれぞれは、ｘ軸方向の横縁とｙ軸方向の縦縁を有する。横縁のｙ軸方向の位置は、給電端２６のｙ軸方向の位置と一致するか、その近傍である。給電線１６は、２つの接地導体板１８のそれぞれの縦縁に挟まれるギャップ領域２８に配置されている。 One end of a feed line 16 extending in the vertical direction is connected to the feed end 26. Ground conductor plates 18 are disposed on both sides of the feeder line 16. Each of the two ground conductor plates 18 has a horizontal edge in the x-axis direction and a vertical edge in the y-axis direction. The position of the horizontal edge in the y-axis direction is the same as or close to the position of the feeding end 26 in the y-axis direction. The feeder line 16 is disposed in a gap region 28 sandwiched between the vertical edges of the two ground conductor plates 18.

次に、マルチバンドアンテナ１０の動作について説明する。マルチバンドアンテナ１０は、ローバンド（低域周波数帯）およびハイバンド（高域周波数帯）の２つの周波数帯で無線信号としての電磁波を送受信する。ローバンドではモノポールアンテナ素子１４およびボウタイアンテナ素子１２を併せた部分が共振し、無線信号の送受信が行われる。ハイバンドでは、ボウタイアンテナ素子１２が、後述する自己補対アンテナの素子として動作して無線信号の送受信が行われる。 Next, the operation of the multiband antenna 10 will be described. The multiband antenna 10 transmits and receives electromagnetic waves as radio signals in two frequency bands, a low band (low frequency band) and a high band (high frequency band). In the low band, the combined portion of the monopole antenna element 14 and the bow tie antenna element 12 resonates, and radio signals are transmitted and received. In the high band, the bow tie antenna element 12 operates as an element of a self-complementary antenna described later, and radio signals are transmitted and received.

ローバンドにおいてマルチバンドアンテナ１０が無線信号を送受信する動作について説明する。ここでは、給電端２６からボウタイアンテナ素子１２を通って末広がり方向区間２２の上端に至り、一方の折れ曲がり区間２４の先端に至る経路、および、給電端２６からボウタイアンテナ素子１２を通って末広がり方向区間２２の上端に至り、他方の折れ曲がり区間２４の先端に至る経路のそれぞれをアンテナ動作経路とする。これらのアンテナ動作経路がおよそ４分の１波長となる周波数において、モノポールアンテナ素子１４およびボウタイアンテナ素子１２が共振する。この共振周波数においては、給電端２６からモノポールアンテナ素子１４およびボウタイアンテナ素子１２側を見た反射係数が小さくなると共に、モノポールアンテナ素子１４およびボウタイアンテナ素子１２で受信され給電端２６から出力される無線信号のレベルが大きくなる。 An operation in which the multiband antenna 10 transmits and receives radio signals in the low band will be described. Here, the path extending from the feeding end 26 through the bow tie antenna element 12 to the upper end of the diverging direction section 22 and the leading end of one bent section 24, and the end spreading direction section from the feeding end 26 through the bow tie antenna element 12 Each of the paths reaching the upper end of 22 and reaching the tip of the other bent section 24 is defined as an antenna operation path. The monopole antenna element 14 and the bow tie antenna element 12 resonate at a frequency at which these antenna operation paths are about a quarter wavelength. At this resonance frequency, the reflection coefficient when the monopole antenna element 14 and the bow tie antenna element 12 are viewed from the feeding end 26 is reduced, and the reflection coefficient is received by the monopole antenna element 14 and the bow tie antenna element 12 and output from the feeding end 26. The level of the radio signal is increased.

給電線１６から給電端２６に入力される無線信号の周波数が共振周波数と一致する場合、マルチバンドアンテナ１０から無線信号が送信される。また、共振周波数を有する無線信号がマルチバンドアンテナ１０に到来した場合、その無線信号はマルチバンドアンテナ１０で受信され、給電端２６から給電線１６に出力される。 When the frequency of the radio signal input from the feeder line 16 to the feeder end 26 matches the resonance frequency, the radio signal is transmitted from the multiband antenna 10. When a radio signal having a resonance frequency arrives at the multiband antenna 10, the radio signal is received by the multiband antenna 10 and output from the power feeding end 26 to the power feeding line 16.

最短のアンテナ動作経路は、給電端２６を始点とし、ボウタイアンテナ素子１２と末広がり方向区間２２とが一体化された部分を通って末広がり方向区間２２の上端に至り、各折れ曲がり区間２４の先端に至るそれぞれの経路である。この経路より長いアンテナ動作経路としては、給電端２６を始点とし、末広がり方向区間２２から外れたボウタイアンテナ素子１２上の経路を通って、各折れ曲がり区間２４の先端に至る経路がある。このように、アンテナ動作経路の長さは、最短経路から、それより長いある範囲までの長さとなり得る。したがって、モノポールアンテナ素子１４およびボウタイアンテナ素子１２を併せた部分の共振周波数は広がりを有し、共振周波数の広がりが無線信号を送受信するローバンドをなす。このように、ボウタイアンテナ素子１２およびモノポールアンテナ素子１４が一体化されることで、共振周波数が広がりを持ったものとなり、モノポールアンテナ素子１４が単独で構成されるよりも、無線信号を送受信する周波数帯域の幅が広くなる。 The shortest antenna operation path starts from the feeding end 26, passes through an integrated portion of the bow tie antenna element 12 and the end spread direction section 22, reaches the upper end of the end spread direction section 22, and reaches the tip of each bent section 24. Each route. As an antenna operating path longer than this path, there is a path that starts from the feeding end 26, passes through the path on the bow tie antenna element 12 deviated from the end spreading direction section 22, and reaches the tip of each bent section 24. Thus, the length of the antenna operation path can be a length from the shortest path to a certain range longer than that. Accordingly, the resonance frequency of the portion where the monopole antenna element 14 and the bow tie antenna element 12 are combined has a broadening, and the broadening of the resonance frequency forms a low band for transmitting and receiving radio signals. As described above, the bow-tie antenna element 12 and the monopole antenna element 14 are integrated, so that the resonance frequency is widened, and a radio signal is transmitted / received rather than the monopole antenna element 14 configured alone. The width of the frequency band to be widened.

ハイバンドにおいて無線信号を送受信する動作について説明する。ボウタイアンテナ素子１２は、それを構成する導体板に流れる電流、および、導体板と接地導体板１８との間のスロットに現れる電界に基づいてアンテナとして動作する。ボウタイアンテナ素子１２の各等辺と横方向とがなす角度をおよそ４５°とした場合には、給電端２６からボウタイアンテナ素子１２側を見た入力インピーダンスが広い周波数範囲でほぼ一定となることが知られている。これは、導体板に流れる電流とスロットにおける電界とが、入力インピーダンスの周波数変化を抑制するように作用するためであると考えられている。このようなアンテナは自己補対アンテナと称される。 An operation for transmitting and receiving a radio signal in the high band will be described. The bow tie antenna element 12 operates as an antenna based on a current flowing through a conductor plate constituting the bow tie antenna element 12 and an electric field appearing in a slot between the conductor plate and the ground conductor plate 18. It is known that when the angle formed between each equilateral side of the bow tie antenna element 12 and the lateral direction is about 45 °, the input impedance when the bow tie antenna element 12 side is viewed from the feeding end 26 is substantially constant in a wide frequency range. It has been. This is considered to be because the current flowing in the conductor plate and the electric field in the slot act so as to suppress the frequency change of the input impedance. Such an antenna is called a self-complementary antenna.

入力インピーダンスがほぼ一定となる定インピーダンス帯域では、ボウタイアンテナ素子１２が共振していると考えてよい。したがって、給電線１６から給電端２６に入力される無線信号の周波数が定インピーダンス帯域内にある場合には、マルチバンドアンテナ１０から無線信号が送信される。また、定インピーダンス帯域内の周波数を有する無線信号がマルチバンドアンテナ１０に到来した場合、その無線信号はマルチバンドアンテナ１０で受信され、給電端２６から給電線１６に出力される。 In the constant impedance band where the input impedance is substantially constant, it can be considered that the bowtie antenna element 12 is resonating. Therefore, when the frequency of the radio signal input from the feeder line 16 to the feeder end 26 is within the constant impedance band, the radio signal is transmitted from the multiband antenna 10. When a radio signal having a frequency within the constant impedance band arrives at the multiband antenna 10, the radio signal is received by the multiband antenna 10 and output from the power supply end 26 to the power supply line 16.

なお、最短のアンテナ動作経路が２分の１波長となる周波数と、定インピーダンス帯域とが近似するように、モノポールアンテナ素子１４の電気長を設定した場合には、定インピーダンス帯におけるモノポールアンテナ素子１４の特性寄与が小さくなる。 When the electrical length of the monopole antenna element 14 is set so that the frequency at which the shortest antenna operating path is a half wavelength and the constant impedance band are approximated, the monopole antenna in the constant impedance band The characteristic contribution of the element 14 is reduced.

このような原理によって、ボウタイアンテナ素子１２による定インピーダンス帯域がハイバンドとなり、マルチバンドアンテナ１０は、ハイバンドにおいて無線信号を送受信する。 By such a principle, the constant impedance band by the bow tie antenna element 12 becomes a high band, and the multiband antenna 10 transmits and receives a radio signal in the high band.

ボウタイアンテナ素子１２による定インピーダンス帯域の上限が、設計上必要とされる上限周波数より高くなることがある。この場合、設計上限周波数よりも高域側の周波数において、不要な無線信号が送受信されてしまう。そこで、図２に示されているように、給電端２６と給電線１６との間に低域通過フィルタ３４が設けられてもよい。低域通過フィルタ３４の一端は給電端２６に接続され、低域通過フィルタ３４の他端は給電線１６の一端に接続されている。低域通過フィルタ３４のカットオフ周波数は、設計上限周波数とする。このように低域通過フィルタ３４が設けられることで、ハイバンドの上限が低域通過フィルタ３４のカットオフ周波数によって定められる。 The upper limit of the constant impedance band by the bow tie antenna element 12 may be higher than the upper limit frequency required for design. In this case, unnecessary radio signals are transmitted and received at a frequency higher than the design upper limit frequency. Therefore, as shown in FIG. 2, a low-pass filter 34 may be provided between the power supply end 26 and the power supply line 16. One end of the low-pass filter 34 is connected to the power supply end 26, and the other end of the low-pass filter 34 is connected to one end of the power supply line 16. The cut-off frequency of the low-pass filter 34 is the design upper limit frequency. By providing the low-pass filter 34 in this way, the upper limit of the high band is determined by the cutoff frequency of the low-pass filter 34.

なお、給電端２６からボウタイアンテナ素子１２側を見たインピーダンスと、給電端２６から給電線１６側を見たインピーダンスとを整合させるため、給電端２６と給電線１６との間には整合回路を設けてもよい。 Note that a matching circuit is provided between the feed end 26 and the feed line 16 in order to match the impedance seen from the feed end 26 to the bow tie antenna element 12 side and the impedance seen from the feed end 26 to the feed line 16 side. It may be provided.

また、給電線１６が用いられる代わりに、図３に示されているように同軸ケーブル３６が用いられてもよい。この同軸ケーブル３６は、絶縁体で被覆されていない筒状の外導体３８、外導体３８の内部に充填された絶縁体４０、外導体３８の中心軸上で絶縁体４０を貫く芯線４２を備えている。このように、外導体３８が絶縁体で被覆されていない同軸ケーブルにはセミリジッドケーブルと称されるものがある。同軸ケーブル３６の外導体３８は、接地導体板１８に半田付け、溶接等の手法で電気的および機械的に結合されている。外導体３８の先端からは絶縁体４０が突出し、絶縁体４０の先端からは芯線４２が突出している。芯線４２の先端は給電端２６に接続されている。 Further, instead of using the feeder line 16, a coaxial cable 36 may be used as shown in FIG. The coaxial cable 36 includes a cylindrical outer conductor 38 not covered with an insulator, an insulator 40 filled in the outer conductor 38, and a core wire 42 penetrating the insulator 40 on the central axis of the outer conductor 38. ing. As described above, some coaxial cables whose outer conductors 38 are not covered with an insulator are called semi-rigid cables. The outer conductor 38 of the coaxial cable 36 is electrically and mechanically coupled to the ground conductor plate 18 by a method such as soldering or welding. An insulator 40 protrudes from the tip of the outer conductor 38, and a core wire 42 protrudes from the tip of the insulator 40. The leading end of the core wire 42 is connected to the power feeding end 26.

図４には、第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナ４４が示されている。このマルチバンドアンテナ４４は、接地導体基板４６の上側の縁に、接地導体基板４６に対して垂直な素子基板４８を結合させたものである。素子基板４８は、絶縁体板２０、ボウタイアンテナ素子１２、ボウタイアンテナ素子１２に一体化されたモノポールアンテナ素子１４、および接地導体板１８を備えている。ボウタイアンテナ素子１２、モノポールアンテナ素子１４、および接地導体板１８は、絶縁体板２０に固定されている。図４に示された例では、ボウタイアンテナ素子１２およびモノポールアンテナ素子１４の側が上側（ｚ軸正方向側）に向けられている。 FIG. 4 shows a multiband antenna 44 according to the second embodiment. The multiband antenna 44 is obtained by coupling an element substrate 48 perpendicular to the ground conductor substrate 46 to the upper edge of the ground conductor substrate 46. The element substrate 48 includes an insulator plate 20, a bow tie antenna element 12, a monopole antenna element 14 integrated with the bow tie antenna element 12, and a ground conductor plate 18. Bowtie antenna element 12, monopole antenna element 14, and ground conductor plate 18 are fixed to insulator plate 20. In the example shown in FIG. 4, the bow tie antenna element 12 and the monopole antenna element 14 are directed upward (z-axis positive direction side).

接地導体基板４６は、絶縁体板５０、接地導体板１８および給電線１６を備えている。接地導体板１８および給電線１６は、絶縁体板５０に固定されている。図４には絶縁体板５０側が正面側（ｙ軸正方向側）に描かれており、接地導体板１８および給電線１６が破線によって描かれている。接地導体基板４６と素子基板４８とのなす角度は直角でなくてもよい。ここでは、給電端２６に給電線１６が接続された例が示されているが、給電線１６の代わりに同軸ケーブル等の他の伝送線路が接続されていてもよい。 The ground conductor substrate 46 includes an insulator plate 50, the ground conductor plate 18, and the feeder line 16. The ground conductor plate 18 and the feeder line 16 are fixed to the insulator plate 50. In FIG. 4, the insulator plate 50 side is drawn on the front side (y-axis positive direction side), and the ground conductor plate 18 and the feeder line 16 are drawn by broken lines. The angle formed between the ground conductor substrate 46 and the element substrate 48 may not be a right angle. Here, an example in which the power supply line 16 is connected to the power supply end 26 is shown, but another transmission line such as a coaxial cable may be connected instead of the power supply line 16.

次に、マルチバンドアンテナ４４のアンテナ性能について説明する。図５には、１．９ＧＨｚの無線信号についての、マルチバンドアンテナ４４のｘｙ面内指向特性の測定結果が示されている。特性５２は水平偏波についての測定結果を示し、特性５４は垂直偏波についての測定結果を示している。ただし、水平偏波は、電界の方向が素子基板に対し平行な電磁波であり、垂直偏波は、電界の方向が素子基板に対し垂直な電磁波である。ｘ軸方向およびｙ軸方向は、図４に示されたｘ軸方向およびｙ軸方向に対応する。右側に示されたスケールは、無指向性アンテナの指向特性を０ｄＢとしたときのデシベル値ｄＢｉを示す。また、図６には、８００ＭＨｚの無線信号についての、マルチバンドアンテナ４４のｘｙ面内指向特性の測定結果が示されている。特性５６は水平偏波についての測定結果を示し、特性５８は垂直偏波についての測定結果を示している。 Next, the antenna performance of the multiband antenna 44 will be described. FIG. 5 shows the measurement results of the xy in-plane directivity characteristics of the multiband antenna 44 for a 1.9 GHz radio signal. A characteristic 52 indicates a measurement result for horizontal polarization, and a characteristic 54 indicates a measurement result for vertical polarization. However, horizontal polarization is an electromagnetic wave whose electric field direction is parallel to the element substrate, and vertical polarization is an electromagnetic wave whose electric field direction is perpendicular to the element substrate. The x-axis direction and the y-axis direction correspond to the x-axis direction and the y-axis direction shown in FIG. The scale shown on the right side shows the decibel value dBi when the directional characteristic of the omnidirectional antenna is 0 dB. FIG. 6 shows the measurement result of the xy in-plane directivity characteristics of the multiband antenna 44 for an 800 MHz radio signal. A characteristic 56 shows the measurement result for horizontal polarization, and a characteristic 58 shows the measurement result for vertical polarization.

図７には、マルチバンドアンテナ４４の入力インピーダンス軌跡の測定結果がスミスチャート上に示されている。ただし、ここでは給電端と給電線との間に低域通過フィルタが挿入され、給電線から低域通過フィルタを見た入力インピーダンスが測定された。入力インピーダンス軌跡は、点Ｓから点Ｅまでの５００ＭＨｚ〜２．５ＧＨｚの周波数範囲における入力インピーダンスの変化を示している。入力インピーダンス軌跡上の矢印は周波数が増加する方向を示している。三角印のマーカＭ１〜Ｍ４は、それぞれ、８１５ＭＨｚ、８９４ＭＨｚ、１．９２ＧＨｚ、および、２．１７ＧＨｚにおける入力インピーダンスを示している。ローバンド８１５ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚは太い実線で強調されており、ハイバンド１．９２ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚは太い破線で強調されている。中心（５０＋ｊ０Ω）からの距離は反射係数の絶対値を示し、ローバンドおよびハイバンドにおいては反射係数の絶対値が０．５以下、すなわち、定在波比が３以下である。 In FIG. 7, the measurement result of the input impedance locus of the multiband antenna 44 is shown on the Smith chart. However, here, a low-pass filter was inserted between the feed end and the feed line, and the input impedance of the low-pass filter viewed from the feed line was measured. The input impedance locus shows the change in input impedance in the frequency range of 500 MHz to 2.5 GHz from point S to point E. The arrow on the input impedance locus indicates the direction in which the frequency increases. Triangular markers M1 to M4 indicate input impedances at 815 MHz, 894 MHz, 1.92 GHz, and 2.17 GHz, respectively. The low band 815 MHz to 894 MHz is emphasized by a thick solid line, and the high band 1.92 GHz to 2.17 GHz is emphasized by a thick broken line. The distance from the center (50 + j0Ω) indicates the absolute value of the reflection coefficient. In the low band and the high band, the absolute value of the reflection coefficient is 0.5 or less, that is, the standing wave ratio is 3 or less.

図８には、給電線における定在波比（ＶＳＷＲ）の測定結果が示されている。横軸は周波数を示し、縦軸は定在波比を示す。周波数範囲は５００ＭＨｚ〜２．５ＧＨｚである。図７のスミスチャートによって示されたように、ローバンド８１５ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚ、および、ハイバンド１．９２ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚにおいては定在波比が３以下である。 FIG. 8 shows the measurement result of the standing wave ratio (VSWR) in the feeder line. The horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis indicates the standing wave ratio. The frequency range is 500 MHz to 2.5 GHz. As shown by the Smith chart in FIG. 7, the standing wave ratio is 3 or less in the low band 815 MHz to 894 MHz and the high band 1.92 GHz to 2.17 GHz.

図９には、第３の実施形態に係るマルチバンドアンテナ６０が示されている。このマルチバンドアンテナ６０は、接地導体基板６２上に、接地導体基板６２に対して垂直に素子基板６４を結合させたものである。素子基板６４は、絶縁体板２０、ボウタイアンテナ素子１２、ボウタイアンテナ素子１２に一体化されたモノポールアンテナ素子１４、および接地導体板１８を備えている。ボウタイアンテナ素子１２、モノポールアンテナ素子１４、および接地導体板１８は、絶縁体板２０に固定されている。図９に示された例では、ボウタイアンテナ素子１２およびモノポールアンテナ素子１４の側がｚ軸正方向に向けられている。接地導体基板６２は、絶縁体板５０、接地導体板１８および給電線１６を備えている。接地導体板１８および給電線１６は、絶縁体板５０に固定されている。図９に示された例では、素子基板６４よりｚ軸正方向側に、接地導体板１８、および給電線１６が設けられている。接地導体基板６２と素子基板６４とのなす角度は直角でなくてもよい。ここでは、給電端２６に給電線１６が接続された例が示されているが、給電線１６の代わりに同軸ケーブル等の他の伝送線路が接続されていてもよい。 FIG. 9 shows a multiband antenna 60 according to the third embodiment. In the multiband antenna 60, an element substrate 64 is coupled to a ground conductor substrate 62 perpendicularly to the ground conductor substrate 62. The element substrate 64 includes an insulator plate 20, a bow tie antenna element 12, a monopole antenna element 14 integrated with the bow tie antenna element 12, and a ground conductor plate 18. Bowtie antenna element 12, monopole antenna element 14, and ground conductor plate 18 are fixed to insulator plate 20. In the example shown in FIG. 9, the side of the bow tie antenna element 12 and the monopole antenna element 14 is oriented in the positive z-axis direction. The ground conductor substrate 62 includes an insulator plate 50, the ground conductor plate 18, and the feeder line 16. The ground conductor plate 18 and the feeder line 16 are fixed to the insulator plate 50. In the example shown in FIG. 9, the ground conductor plate 18 and the feeder line 16 are provided on the positive side in the z-axis direction from the element substrate 64. The angle formed between the ground conductor substrate 62 and the element substrate 64 may not be a right angle. Here, an example in which the power supply line 16 is connected to the power supply end 26 is shown, but another transmission line such as a coaxial cable may be connected instead of the power supply line 16.

図１０（ａ）〜（ｇ）には、マルチバンドアンテナが備えるモノポールアンテナ素子の変形例が示されている。図１０（ａ）に示されているモノポールアンテナ素子１４Ａは、折れ曲がり区間を設けずに、末広がり方向区間を上方向に延長させたものである。図１０（ｂ）に示されているモノポールアンテナ素子１４Ｂは、折れ曲がり区間を片方向のみに設けたものである。この例では、先端部は斜め下方向に曲げられていない。図１０（ｃ）に示されているモノポールアンテナ素子１４Ｃは、各折れ曲がり区間をクランク形状に折り曲げたものである。すなわち、各折れ曲がり区間には、横方向に伸びる区間と縦方向に伸びる区間とが交互に設けられている。図１０（ｄ）に示されているモノポールアンテナ素子１４Ｄは、各折れ曲がり区間の先端部が下方に伸び、さらに、横方向内側に伸びた後上方向に伸びて、先端部にＪ字形状の区間が形成されたものである。図１０（ｅ）に示されているモノポールアンテナ素子１４Ｅは、各折れ曲がり区間の先端部が下方に伸び、さらに、内側に向けて伸びて、先端部に横向きのＪ字形状の区間が形成されたものである。図１０（ｆ）に示されているモノポールアンテナ素子１４Ｆは、図１０（ｃ）のモノポールアンテナ素子１４Ｃから一方の折れ曲がり区間を取り除いたものである。図１０（ｇ）に示されているモノポールアンテナ素子１４Ｇは、図１０（ｅ）のモノポールアンテナ素子１４Ｅから一方の折れ曲がり区間を取り除いたものである。図１０（ｆ）および（ｇ）に示されるモノポールアンテナ素子１４Ｆおよび１４Ｇの他、一対の折れ曲がり区間を有するモノポールアンテナ素子から、一方の折れ曲がり区間を取り除いたものが実現可能である。 FIGS. 10A to 10G show modified examples of the monopole antenna element included in the multiband antenna. The monopole antenna element 14A shown in FIG. 10 (a) is obtained by extending a diverging direction section upward without providing a bent section. The monopole antenna element 14B shown in FIG. 10B has a bent section provided in only one direction. In this example, the tip is not bent obliquely downward. The monopole antenna element 14C shown in FIG. 10C is obtained by bending each bent section into a crank shape. That is, in each bent section, a section extending in the horizontal direction and a section extending in the vertical direction are alternately provided. In the monopole antenna element 14D shown in FIG. 10 (d), the front end of each bent section extends downward, and further extends inward in the lateral direction and then extends upward, and has a J-shape at the front end. A section is formed. In the monopole antenna element 14E shown in FIG. 10 (e), the front end of each bent section extends downward, and further extends inward, and a lateral J-shaped section is formed at the front end. It is a thing. A monopole antenna element 14F shown in FIG. 10 (f) is obtained by removing one bent section from the monopole antenna element 14C of FIG. 10 (c). The monopole antenna element 14G shown in FIG. 10 (g) is obtained by removing one bent section from the monopole antenna element 14E shown in FIG. 10 (e). In addition to the monopole antenna elements 14F and 14G shown in FIGS. 10 (f) and 10 (g), it is possible to realize a monopole antenna element having a pair of bent sections, by removing one bent section.

上記では、接地導体板が設けられた不平衡アンテナとしてのマルチバンドアンテナについて説明した。本発明では、接地導体板を用いない平衡アンテナを構成してもよい。図１１には、平衡マルチバンドアンテナ６６が示されている。平衡マルチバンドアンテナ６６は、第１アンテナ片側ユニット６８−１、第２アンテナ片側ユニット６８−２、バラン７０、同軸ケーブル３６、および、これらの構成要素が固定される絶縁体板２０を備えている。 In the above description, the multiband antenna as the unbalanced antenna provided with the ground conductor plate has been described. In the present invention, a balanced antenna that does not use a ground conductor plate may be configured. FIG. 11 shows a balanced multiband antenna 66. The balanced multiband antenna 66 includes a first antenna one-side unit 68-1, a second antenna one-side unit 68-2, a balun 70, a coaxial cable 36, and an insulator plate 20 to which these components are fixed. .

第１アンテナ片側ユニット６８−１は、第１ボウタイアンテナ素子１２−１および第１モノポールアンテナ素子１４−１を備えており、第２アンテナ片側ユニット６８−２は、第２ボウタイアンテナ素子１２−２および第２モノポールアンテナ素子１４−２を備えている。第１ボウタイアンテナ素子１２−１および第１モノポールアンテナ素子１４−１は、図１に示されているボウタイアンテナ素子１２およびモノポールアンテナ素子１４と同一の構造を有している。同様に、第２ボウタイアンテナ素子１２−２および第２モノポールアンテナ素子１４−２は、図１に示されているボウタイアンテナ素子１２およびモノポールアンテナ１４と同一の構造を有している。図１１には、平衡マルチバンドアンテナ６６の仮想的な中心線７２が二点鎖線で示されている。平衡マルチバンドアンテナ６６の構造は、中心線７２に関して左右対称である。 The first antenna one-side unit 68-1 includes a first bowtie antenna element 12-1 and a first monopole antenna element 14-1, and the second antenna one-side unit 68-2 includes a second bowtie antenna element 12-. 2 and a second monopole antenna element 14-2. The first bow tie antenna element 12-1 and the first monopole antenna element 14-1 have the same structure as the bow tie antenna element 12 and the monopole antenna element 14 shown in FIG. Similarly, the second bow tie antenna element 12-2 and the second monopole antenna element 14-2 have the same structure as the bow tie antenna element 12 and the monopole antenna 14 shown in FIG. In FIG. 11, a virtual center line 72 of the balanced multiband antenna 66 is indicated by a two-dot chain line. The structure of the balanced multiband antenna 66 is symmetrical with respect to the center line 72.

第１アンテナ片側ユニット６８−１、および、第２アンテナ片側ユニット６８−２は、それぞれのボウタイアンテナ素子の末広がり方向が横向き外側方向に向けられるように絶縁体板２０上に配置されている。第１アンテナ片側ユニット６８−１の給電端２６−１、および第２アンテナ片側ユニット６８−２の給電端２６−２には、バラン７０が備える一対の平衡端子が接続されている。バラン７０における不平衡端子には、同軸ケーブル３６の芯線４２が接続され、バラン７０における接地端子には、同軸ケーブル３６の外導体３８が接続されている。 The first antenna one-side unit 68-1 and the second antenna one-side unit 68-2 are arranged on the insulator plate 20 so that the end spreading direction of each bowtie antenna element is directed laterally outward. A pair of balanced terminals included in the balun 70 is connected to the power feeding end 26-1 of the first antenna one-side unit 68-1 and the power feeding end 26-2 of the second antenna one-side unit 68-2. A core wire 42 of the coaxial cable 36 is connected to an unbalanced terminal in the balun 70, and an outer conductor 38 of the coaxial cable 36 is connected to a ground terminal in the balun 70.

同軸ケーブル３６からバラン７０に不平衡モードの信号が入力されると、その信号はバラン７０によって平衡モードの信号に変換される。第１アンテナ片側ユニット６８−１の給電端２６−１、および第２アンテナ片側ユニット６８−２の給電端２６−２には、バラン７０から平衡モードの信号が入力される。これによって、第１アンテナ片側ユニット６８−１の給電端２６−１と、第２アンテナ片側ユニット６８−２の給電端２６−２には、同レベルで極性が異なる信号が入力される。 When an unbalanced mode signal is input from the coaxial cable 36 to the balun 70, the signal is converted by the balun 70 into a balanced mode signal. A balanced mode signal is input from the balun 70 to the feeding end 26-1 of the first antenna one-side unit 68-1 and the feeding end 26-2 of the second antenna one-side unit 68-2. Accordingly, signals having the same level and different polarities are input to the feeding end 26-1 of the first antenna one-side unit 68-1 and the feeding end 26-2 of the second antenna one-side unit 68-2.

平衡マルチバンドアンテナ６６は左右対称の構造を有し、左右に現れる電界は、同レベルで逆極性であるため、中心線７２には絶縁体板２０に垂直な電気壁が形成される。電気影像法の原理により、第１アンテナ片側ユニット６８−１から中心線７２側を見た場合、中心線７２よりも第２アンテナ片側ユニット６８−２の側の領域は、接地導体であるとみなすことができる。同様に、第２アンテナ片側ユニット６８−２から中心線７２側を見た場合、中心線７２よりも第１アンテナ片側ユニット６８−１の側の領域は、接地導体であるとみなすことができる。したがって、平衡マルチバンドアンテナ６６は、図１に示されるマルチバンドアンテナ１０と同様の原理によって無線信号を送信する。また、アンテナの可逆性から、平衡マルチバンドアンテナ６６は、図１に示されるマルチバンドアンテナ１０と同様の原理によって、無線信号を受信する。 Since the balanced multiband antenna 66 has a symmetrical structure, and the electric fields appearing on the left and right are at the same level and opposite polarity, an electric wall perpendicular to the insulator plate 20 is formed on the center line 72. When the center line 72 side is viewed from the first antenna one-side unit 68-1 according to the principle of the electric image method, the region closer to the second antenna one-side unit 68-2 than the center line 72 is regarded as a ground conductor. be able to. Similarly, when the center line 72 side is viewed from the second antenna one-side unit 68-2, a region closer to the first antenna one-side unit 68-1 than the center line 72 can be regarded as a ground conductor. Therefore, the balanced multiband antenna 66 transmits a radio signal based on the same principle as the multiband antenna 10 shown in FIG. Further, due to the reversibility of the antenna, the balanced multiband antenna 66 receives a radio signal according to the same principle as the multiband antenna 10 shown in FIG.

なお、給電端２６−１および給電端２６−２から平衡マルチバンドアンテナ６６側を見たインピーダンスと、給電端２６−１および給電端２６−２からバラン７０側を見たインピーダンスとを整合させるため、給電端２６−１および給電端２６−２とバラン７０との間には整合回路を設けてもよい。あるいは、バラン７０と同軸ケーブル３６との間に整合回路を設けてもよい。 In order to match the impedance of the balanced multiband antenna 66 viewed from the feed end 26-1 and the feed end 26-2 with the impedance viewed from the feed end 26-1 and the feed end 26-2 of the balun 70 side. A matching circuit may be provided between the feeding end 26-1 and the feeding end 26-2 and the balun 70. Alternatively, a matching circuit may be provided between the balun 70 and the coaxial cable 36.

また、図２に示されているマルチバンドアンテナ１０Ｆと同様、平衡マルチバンドアンテナ６６には、低域通過フィルタが用いられてもよい。この場合、同軸ケーブル３６とバラン７０との間に、不平衡回路で構成された低域通過フィルタが設けられる。あるいは、バラン７０と給電端２６−１および給電端２６−２との間に平衡回路で構成された低域通過フィルタが設けられる。 Moreover, a low-pass filter may be used for the balanced multiband antenna 66 as in the multiband antenna 10F shown in FIG. In this case, a low-pass filter composed of an unbalanced circuit is provided between the coaxial cable 36 and the balun 70. Alternatively, a low-pass filter composed of a balanced circuit is provided between the balun 70 and the power feeding end 26-1 and the power feeding end 26-2.

図１２には、変形例として平衡マルチバンドアンテナ７４が示されている。この変形例では、第１アンテナ片側ユニット７６−１が備えるモノポールアンテナ素子７８−１、および第２アンテナ片側ユニット７６−２が備えるモノポールアンテナ素子７８−２が折れ曲がり区間を有さず、各末広がり方向区間がボウタイアンテナ素子から離れる方向に延長されている。 FIG. 12 shows a balanced multiband antenna 74 as a modification. In this modification, the monopole antenna element 78-1 included in the first antenna one-side unit 76-1 and the monopole antenna element 78-2 included in the second antenna one-side unit 76-2 do not have a bent section. The end spreading direction section is extended in a direction away from the bow tie antenna element.

ここでは、バラン７０を介して給電端２６−１および給電端２６−２と同軸ケーブル３６とを接続する構成について説明した。このような構成の他、各給電端に給電線としての平衡ケーブルを接続してもよい。また、アンテナ性能が許容される範囲であれば、同軸ケーブル３６の外導体３８を一方の給電端に直接接続し、同軸ケーブル３６の芯線４２を他方の給電端に接続してもよい。 Here, the configuration in which the feeding end 26-1, the feeding end 26-2, and the coaxial cable 36 are connected via the balun 70 has been described. In addition to such a configuration, a balanced cable as a feed line may be connected to each feed end. Further, as long as the antenna performance is acceptable, the outer conductor 38 of the coaxial cable 36 may be directly connected to one feeding end, and the core wire 42 of the coaxial cable 36 may be connected to the other feeding end.

本発明に係るマルチバンドアンテナでは、モノポールアンテナ素子と、ボウタイアンテナ素子とが一体化されている。これによって、マルチバンドアンテナが小型となる。また、モノポールアンテナ素子に折れ曲がり区間を設けることで、マルチバンドアンテナがさらに小型となる。さらに、ハイバンドではボウタイアンテナ素子による自己補対アンテナとしての特性によってハイバンドの幅が広くなると共に、ボウタイアンテナ素子およびモノポールアンテナ素子が一体化されることで、モノポールアンテナ素子単独の場合よりもローバンドの幅が広くなる。 In the multiband antenna according to the present invention, the monopole antenna element and the bowtie antenna element are integrated. This reduces the size of the multiband antenna. In addition, providing the bent section in the monopole antenna element further reduces the size of the multiband antenna. Furthermore, in the high band, the width of the high band is widened due to the characteristics as a self-complementary antenna by the bow tie antenna element, and the bow tie antenna element and the monopole antenna element are integrated, so that the monopole antenna element alone can be obtained. Also the width of the low band becomes wider.

１０，１０Ｆ，４４，６０マルチバンドアンテナ、１２，１２−１，１２−２ボウタイアンテナ素子、１４モノポールアンテナ素子、１６給電線、１８接地導体板、２０，５０絶縁体板、２２末広がり方向区間、２４折れ曲がり区間、２６給電端、２８ギャップ領域、３２底辺、３４低域通過フィルタ、３６同軸ケーブル、３８外導体、４０絶縁体、４２芯線、４６，６２接地導体基板、４８，６４素子基板、５２，５４，５６，５８指向特性、６６，７４平衡マルチバンドアンテナ、６８−１，７６−１第１アンテナ片側ユニット、６８−２，７６−２第２アンテナ片側ユニット、７０バラン、７２中心線。

10, 10F, 44, 60 Multiband antenna, 12, 12-1, 12-2 Bowtie antenna element, 14 Monopole antenna element, 16 Feeder line, 18 Ground conductor plate, 20, 50 Insulator plate, 22 End spreading direction section 24 bending section, 26 feeding end, 28 gap region, 32 bottom side, 34 low-pass filter, 36 coaxial cable, 38 outer conductor, 40 insulator, 42 core wire, 46, 62 ground conductor substrate, 48, 64 element substrate, 52, 54, 56, 58 Directional characteristics, 66, 74 Balanced multiband antenna, 68-1, 76-1 First antenna one side unit, 68-2, 76-2 Second antenna one side unit, 70 balun, 72 Center line .

Claims

A conductor plate with a divergent shape;
A linear conductor integrated with the conductor plate;
A feeding end provided at one end of the linear conductor,
The multi-band antenna, wherein the linear conductor has a divergent direction section that passes through a divergent start portion of the conductor plate or has the one end aligned with the divergent start portion and extends in a direction in which the conductive plate extends. .

The multiband antenna according to claim 1,
The end spreading direction section protrudes from the edge of the spreading destination of the conductor plate,
The multi-band antenna, wherein the linear conductor has a bent section bent from a protruding end of the end-spreading direction section.

The multiband antenna according to claim 1 or 2,
The conductor plate is
A multiband antenna characterized by forming a self-complementary antenna element.

The multiband antenna according to any one of claims 1 to 3,
A multiband antenna characterized by being an unbalanced antenna having a ground conductor.

The multiband antenna according to any one of claims 1 to 3,
It has two antenna unilateral units that make up a balanced antenna,
Each said antenna one side unit is
A multiband antenna comprising the conductor plate, the linear conductor, and the feeding end.

The multiband antenna according to any one of claims 1 to 5,
A multiband antenna comprising a low-pass filter connected to the feeding end.