JP2021005847A - Dipole antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はダイポールアンテナに関し、詳しくは小型で広帯域な周波数特性を有するダイポールアンテナに関する。 The present invention relates to a dipole antenna, and more particularly to a dipole antenna having a small size and a wide band frequency characteristic.
車載用通信機器や携帯機器に使用されるダイポールアンテナは、広帯域な周波数特性を有し且つ小型なものが求められている。例えば、特許文献1では放射導体自体をループ状に形成し、且つ給電点の左右方向に線対称で横長に形成し、更に給電点付近に無給電パターンを配置して広帯域を図った。
また、特許文献2では、ダイポールアンテナの内側に形成した空洞に、一回り小さなダイポールアンテナを配置し、更にその内側に小さなダイポールアンテナを配置することで、中央に共通する給電点を有する大小複数のダイポールアンテナを形成することで広帯域化を図った。
Dipole antennas used in in-vehicle communication devices and mobile devices are required to have wide-band frequency characteristics and to be compact. For example, in
Further, in
上記特許文献1のダイポールアンテナは、2つの共振周波数を有することで、例えば450MHz〜850MHzと比較的広帯域な特性を得ることができた。また、複数のダイポールアンテナを重ねるように配置した特許文献2では、例えば0.8GHz〜2GHzと更なる広帯域化を図ることができた。しかしながら、更に小型で広帯域なダイポールアンテナが求められている。
By having two resonance frequencies, the dipole antenna of
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、小型で広帯域化が可能なダイポールアンテナを提供することを目的としている。 Therefore, in view of these problems, an object of the present invention is to provide a dipole antenna that is compact and capable of widening a wide band.
上記課題を解決する為に、請求項1の発明は、基板上に、給電点を中心に放射素子を左右方向にパターン形成したダイポールアンテナであって、給電点が共通の第1のダイポールアンテナの組と第2のダイポールアンテナの組を有し、両ダイポールアンテナの組は、左右方向それぞれに対を成して伸びた棒状エレメントを備えたU字形状の放射素子を有し、当該放射素子は給電点を中心に左右に線対称に形成されて成り、両ダイポールアンテナの組の給電点近傍は共通のエレメントで形成される一方、第2のダイポールアンテナの組の棒状エレメントは、第1のダイポールアンテナの組の棒状エレメントの上下外側に配置され、且つ第1のダイポールアンテナの組の棒状エレメントより短いことを特徴とする。
この構成によれば、対を成す棒状エレメントを左右方向に備え、長さの異なるダイポールアンテナの組を2組備えることで、複数の共振周波数を生成でき、広帯域化を図ることができる。そして、第1のダイポールアンテナの組の外側に第2のダイポールアンテナの組を配置、即ち2つのアンテナを重ねるように配置することで、省スペースで形成でき小型化できる。更に、給電点を中心に線対称に配置されることで、指向性の傾きを抑制できる。
In order to solve the above problems, the invention of
According to this configuration, by providing a pair of rod-shaped elements in the left-right direction and two sets of dipole antennas having different lengths, a plurality of resonance frequencies can be generated and a wide band can be achieved. Then, by arranging the second dipole antenna set outside the first dipole antenna set, that is, by arranging the two antennas so as to overlap each other, the space can be saved and the size can be reduced. Further, by arranging the feeding points line-symmetrically with respect to the center, the inclination of the directivity can be suppressed.
請求項2の発明は、請求項1に記載の構成において、第1のダイポールアンテナの組のU字を形成する一対の棒状エレメントは、互いの長さが異なり、長い棒状エレメントの先端は、短い棒状エレメントの側にL字状に折り曲げられて配置され、U字を形成する一対の棒状エレメントの左右方向の長さは等しいことを特徴とする。
この構成によれば、第1のダイポールアンテナの組の対を成す棒状エレメントは、互いに長さが異なるため、広帯域化に有効であるし、長い棒状エレメントの先端が折り曲げられることで、アンテナの長手方向を短くして小型化できる。
According to the invention of
According to this configuration, the rod-shaped elements forming a pair of the first dipole antenna have different lengths from each other, which is effective for widening the band, and the tip of the long rod-shaped element is bent to lengthen the antenna. It can be miniaturized by shortening the direction.
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の構成において、第2のダイポールアンテナの組の棒状エレメントと、第1のダイポールアンテナの組の棒状エレメントとは近接配置され、両者の間にはスリット状の隙間が形成されて成ることを特徴とする。
この構成によれば、第1のダイポールアンテナの組と第2のダイポールアンテナの組は密着するように配置されるため、小型化できる。
In the invention of
According to this configuration, the set of the first dipole antenna and the set of the second dipole antenna are arranged so as to be in close contact with each other, so that the size can be reduced.
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載の構成において、第1のダイポールアンテナ組の内側に、U字形状を成して左右方向に伸びた放射素子を有し、給電点を中心に線対称に形成され、且つ棒状エレメントが第2のダイポールアンテナより短い第3のダイポールアンテナの組が配置されて成ることを特徴とする。
この構成によれば、第3のダイポールアンテナの組を備えることで、更に多くの共振周波数を生成でき、広帯域化を図ることができる。
According to the invention of
According to this configuration, by providing a set of a third dipole antenna, a larger resonance frequency can be generated and a wider band can be achieved.
本発明によれば、対を成す棒状エレメントを左右方向に備え、長さの異なるダイポールアンテナの組を2組備えることで、複数の共振周波数を生成でき、広帯域化を図ることができる。そして、第1のダイポールアンテナの組の外側に第2のダイポールアンテナの組を配置、即ち2つのアンテナを重ねるように配置することで、省スペースで形成でき小型化できる。更に、給電点を中心に線対称に配置されることで、指向性の傾きを抑制できる。 According to the present invention, by providing a pair of rod-shaped elements in the left-right direction and two sets of dipole antennas having different lengths, a plurality of resonance frequencies can be generated and a wide band can be achieved. Then, by arranging the second dipole antenna set outside the first dipole antenna set, that is, by arranging the two antennas so as to overlap each other, the space can be saved and the size can be reduced. Further, by arranging the feeding points line-symmetrically with respect to the center, the inclination of the directivity can be suppressed.
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明に係るダイポールアンテナの一例を示す平面図であり、基板上にパターン形成した状態を示している。ダイポールアンテナ1は、誘電体基板2の一方の面に金属箔により形成され、中央に共通する給電点3を有して重ねるように配置された2つのダイポールアンテナの組(第1のダイポールアンテナの組10、第2のダイポールアンテナの組20)により構成されている。
Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing an example of a dipole antenna according to the present invention, and shows a state in which a pattern is formed on a substrate. The
第1のダイポールアンテナの組10(以下、単に「第1アンテナ」と称する。)、第2のダイポールアンテナの組20(以下、単に「第2アンテナ」と称する。)は、双方ともU字状にパターン形成され、給電点3を中心に左右それぞれにU字状の放射素子が配置されている。
左右の放射素子は給電点3を中心に線対称に形成され、両アンテナの組10,20は、全体で略H形に形成されている。尚、図1の給電点3上に配置された直線M1は線対称の中心線を示している。
以下、ダイポールアンテナ1の長手方向を左右方向、幅方向を上下方向として説明する。
Both the first dipole antenna set 10 (hereinafter, simply referred to as "first antenna") and the second dipole antenna set 20 (hereinafter, simply referred to as "second antenna") are U-shaped. A pattern is formed in the above, and U-shaped radiating elements are arranged on the left and right sides of the
The left and right radiating elements are formed line-symmetrically around the
Hereinafter, the longitudinal direction of the
U字状に形成された放射素子は、底部を構成する底部エレメントE1と、この底部エレメントE1の両端から平行に延設された2本の棒状エレメントE2とを有し、両アンテナの組10,20の底部エレメントE1は共通のパターンで形成されている。
そして、この底部エレメントE1の中央に給電点3が配置され、棒状エレメントE2は左右方向に延設され、図1のダイポールアンテナ1は全体で8本の棒状エレメントE2を備えて構成されている。
The U-shaped radiating element has a bottom element E1 constituting the bottom and two rod-shaped elements E2 extending in parallel from both ends of the bottom element E1, and a set of both
A
第1アンテナ10の棒状エレメントE2としての第1エレメント11(11a,11b)は、第2アンテナ20の棒状エレメントE2としての第2エレメント21より長く形成され、第2エレメント21は第1エレメント11の上下外側に配置されている。
また、第2エレメント21の長さL2は、第1エレメント11の長さL1の略2分の1の長さで形成されている。
The first element 11 (11a, 11b) as the rod-shaped element E2 of the
Further, the length L2 of the
第1エレメント11は、U字を形成する上下2本の間で互いの長さが異なり、下側に配置された第1エレメント11bは上側の第1エレメント11aより長く形成されている。
但し、長い第1エレメント11bは、先端が上側の第1エレメント11aの方向に直角に折り曲げられてL字部13を有し、左右方向のパターン自体の長さL1は上下で同一寸法となっている。
The lengths of the
However, the long
また、第1エレメント11は、給電点3に近い基部と先端部位とで幅が異なっており、第2エレメント21が隣接して配置される基部は細く形成され、第2エレメントが近接配置されている。
具体的に、第2エレメント21は、第1エレメント11の側部にスリット状の隙間5をL字状に設け、第1エレメント11から分離するように形成されている。
結果、第1エレメント11の先端部の幅W2と、第2エレメント21と第1エレメント11の基部とが平行に配置された棒状エレメントの幅W3は略同一の寸法となっている。
Further, the width of the
Specifically, the
As a result, the width W2 of the tip portion of the
具体的な寸法を示すと、第1アンテナ10の棒状エレメント11の長さL1=65mm、第2アンテナ20の棒状エレメント21の長さL2=34〜35mmで形成されている。こうして形成されたU字形状の放射素子は給電点3の左右に形成され、長手方向の全体の長さL3=140mm、アンテナ1の幅W1=35mmとして形成されている。
Specifically, the rod-
図2は、上記の如く形成したダイポールアンテナのVSWR特性を示している。図2に示すように、例えばVSWRが3.0未満となる周波数エリアを利用可能周波数帯とすると、次の3つの利用周波数帯が存在し、周波数帯域の広帯域化を実現できる。
(1)0.697〜0.965GHz
(2)1.42〜2.81GHz
(3)2.93〜3.88GHz
FIG. 2 shows the VSWR characteristics of the dipole antenna formed as described above. As shown in FIG. 2, for example, assuming that the frequency area where VSWR is less than 3.0 is the available frequency band, the following three used frequency bands exist, and a wide band of the frequency band can be realized.
(1) 0.697 to 0.965 GHz
(2) 1.42 to 2.81 GHz
(3) 2.93 to 3.88 GHz
このように、対を成す棒状エレメントE2を左右方向に備え、長さの異なるダイポールアンテナの組10,20を2組備えることで、複数の共振周波数を生成でき、広帯域化を図ることができる。そして、第1アンテナ10の外側に第2アンテナ20を配置、即ち2つのアンテナを重ねるように配置することで、省スペースで形成でき小型化できる。更に、給電点を中心に線対称に配置されることで、指向性の傾きを抑制できる。
また、第1アンテナ10の対を成す棒状エレメント11a,11bは、互いに長さが異なるため、広帯域化に有効であるし、長い一方の棒状エレメント11bの先端が折り曲げられることで、アンテナ1の長手方向を短くして小型化できる。
加えて、第1アンテナ10と第2アンテナ20は、密着するように配置されるため、小型な形状となる。
As described above, by providing the pair of rod-shaped elements E2 in the left-right direction and providing two sets of
Further, since the rod-shaped
In addition, since the
図3はダイポールアンテナ1の他の例を示す平面図であり、上記図1に示すダイポールアンテナ1に更に第3のダイポールアンテナの組30(以下、単に「第3アンテナ」と称する。)を備えた構成となっている。
第3アンテナ30は、第1アンテナ10のU字状を成す放射素子の内側に形成され、1対の棒状エレメントE2としての第3エレメント31を有して同様にU字状に形成された放射素子を有している。また、U字形状の底部中央が、第1アンテナ10の給電点3が設けられているU字形状の底部中央に連結され、給電点3を共通としている。そして、給電点3を中心に線対称に形成されている。
また、第3アンテナ30は小さく、第3エレメント31の長さL4は7mmの長さで形成されている。
FIG. 3 is a plan view showing another example of the
The
Further, the
図4は、図3のダイポールアンテナ1のVSWR特性を示している。図4に示すように、VSWRが3.0未満となる周波数エリアをみると、次の2つの利用周波数帯が存在し、周波数帯域の広帯域化を実現できる。
(1)0.698〜0.966GHz
(2)1.42〜3.32GHz
FIG. 4 shows the VSWR characteristics of the
(1) 0.698 to 0.966 GHz
(2) 1.42 to 3.32 GHz
このように、第1アンテナ10の内部空間を利用して第3アンテナ30を配置しても良く、広帯域化を実現できる。
In this way, the
尚、上記実施形態で示している寸法は一例であり、この寸法に限定するものではなく、送受信する周波数に応じて任意に変更される。
また、第1アンテナ10の上下で対を成す棒状エレメントE2のうち下側の棒状エレメントE2を長く形成して折り曲げているが、上側の棒状エレメントを長くして折り曲げても良い。
The dimensions shown in the above embodiment are examples, and are not limited to these dimensions, and can be arbitrarily changed according to the transmission / reception frequency.
Further, of the rod-shaped elements E2 paired above and below the
1・・ダイポールアンテナ、2・・基板、3・・給電点、5・・隙間、10・・第1アンテナ(第1のダイポールアンテナの組)、11・・第1エレメント、13・・L字部、20・・第2アンテナ(第2のダイポールアンテナの組)、21・・第2エレメント、30・・第3アンテナ(第3のダイポールアンテナの組)、31・・第3エレメント、E1・・底部エレメント、E2・・棒状エレメント。 1 ... Dipole antenna, 2 ... Board, 3 ... Feeding point, 5 ... Gap, 10 ... 1st antenna (1st dipole antenna set), 11 ... 1st element, 13 ... L-shaped Part, 20 ... 2nd antenna (set of 2nd dipole antenna), 21 ... 2nd element, 30 ... 3rd antenna (set of 3rd dipole antenna), 31 ... 3rd element, E1 ... -Bottom element, E2 ... Rod-shaped element.
Claims (4)
給電点が共通の第1のダイポールアンテナの組と第2のダイポールアンテナの組を有し、
両ダイポールアンテナの組は、左右方向それぞれに対を成して伸びた棒状エレメントを備えたU字形状の放射素子を有し、当該放射素子は給電点を中心に左右に線対称に形成されて成り、
両ダイポールアンテナの組の給電点近傍は共通のエレメントで形成される一方、
前記第2のダイポールアンテナの組の棒状エレメントは、前記第1のダイポールアンテナの組の棒状エレメントの上下外側に配置され、且つ前記第1のダイポールアンテナの組の棒状エレメントより短いことを特徴とするダイポールアンテナ。 It is a dipole antenna in which radiating elements are patterned in the left-right direction around the feeding point on the substrate.
It has a set of a first dipole antenna and a set of a second dipole antenna having a common feeding point.
The pair of both dipole antennas has a U-shaped radiating element having rod-shaped elements extending in pairs in the left-right direction, and the radiating elements are formed line-symmetrically to the left and right around the feeding point. It's made up
While the vicinity of the feeding point of the pair of both dipole antennas is formed by a common element,
The rod-shaped elements of the second dipole antenna set are arranged above and below the rod-shaped elements of the first dipole antenna set, and are shorter than the rod-shaped elements of the first dipole antenna set. Dipole antenna.
長い棒状エレメントの先端は、短い棒状エレメントの側にL字状に折り曲げられて配置され、U字を形成する一対の棒状エレメントの左右方向の長さは等しいことを特徴とする請求項1記載のダイポールアンテナ。 The pair of rod-shaped elements forming the U-shape of the first dipole antenna set are different in length from each other.
The first aspect of claim 1, wherein the tip of the long rod-shaped element is bent and arranged in an L shape on the side of the short rod-shaped element, and the lengths of the pair of rod-shaped elements forming the U shape in the left-right direction are equal. Dipole antenna.
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