JP2021064916A - Dipole antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、比帯域が広く小型化されたダイポールアンテナに関する。 The present invention relates to a dipole antenna having a wide specific band and being miniaturized.
近年、ＩｏＴ（Internet of Things）の普及に伴い、多種多様な機器に内蔵するアンテナが求められている。また、ＬＴＥ（Long Term Evolution ）、ＬＰＷＡ（Low Power, Wide Area）、５Ｇ（第５世代移動通信システム）などの通信回線の多様化によりアンテナが接続される通信モジュールは、通信回線に応じた様々な周波数帯域をカバーしている。この場合、通信機器の小型化、省スペース化、デザイン性の向上を図るためにアンテナの小型化も求められている。 In recent years, with the spread of IoT (Internet of Things), antennas built into a wide variety of devices have been required. In addition, due to the diversification of communication lines such as LTE (Long Term Evolution), LPWA (Low Power, Wide Area), and 5G (5th generation mobile communication system), the communication modules to which the antenna is connected vary depending on the communication line. Covers various frequency bands. In this case, miniaturization of the antenna is also required in order to reduce the size of the communication device, save space, and improve the design.
従来のダイポールアンテナが特許文献１に提示されており、この従来のダイポールアンテナの構成を図１９に示す。図１９に示す従来のダイポールアンテナ９０は、板状アンテナとされており、小型でありながら２周波の帯域において広帯域で動作可能とされている。ダイポールアンテナ９０は、ホット素子９１とアース素子９２とを備えている。ホット素子９１は、横長の矩形の板状に形成され、短辺の端部から細長い矩形状の突出部９１ａが延伸するよう形成されており、アース素子９２は、ホット素子９１と同形状とされて横長の矩形の板状に形成され、短辺の端部から、細長い矩形状とされていると共に突出部９１ａに対向するよう延伸されている突出部９２ａが形成されている。突出部９１ａと突出部９２ａに、給電ケーブル９３から給電されている。突出部９１ａおよび突出部９２ａの寸法を調整することにより給電ケーブル９３にダイポールアンテナ９０を整合できる。
A conventional dipole antenna is presented in
従来のダイポールアンテナ９０において、長辺の長さＡＬを約８０ｍｍ、短辺の長さＥＷを約２０ｍｍとした時の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図２０に示す。図２０を参照すると、ＶＳＷＲは９００ＭＨｚにおいて最も小さくなり約１．０のＶＳＷＲが得られ、ＶＳＷＲが２．０以下の９００ＭＨｚ帯における比共振帯域は約２２．８％が得られている。さらに、２０００ＭＨｚにおけるＶＳＷＲは約１．２のＶＳＷＲが得られており、ＶＳＷＲが２．０以下の２０００ＭＨｚ帯における比共振帯域は約２７．９％が得られている。このように、従来のダイポールアンテナ９０は９００ＭＨｚ帯と２０００ＭＨｚ帯の２周波の帯域において広帯域で動作するようになる。
FIG. 20 shows the frequency characteristics of the voltage standing wave ratio (VSWR) when the length AL of the long side is about 80 mm and the length EW of the short side is about 20 mm in the
また、他の従来のダイポールアンテナの構成を図２１に示す。図２１に示す従来のダイポールアンテナ１００は、細長い線状のホット素子１０１と、細長い線状のアース素子１０２とを備えている。ホット素子１０１とアース素子１０２とは小型化を図るために折り返されてコ字状の同様の形状に構成されており、線対称に配置されている。ホット素子１０１とアース素子１０２の中央側の一端はＬ字状に形成されて、ホット素子１０１に矩形状のホット給電ランド１０３が形成され、アース素子１０２に矩形状のアース給電ランド１０４が形成されており、ホット給電ランド１０３とアース給電ランド１０４とは対向するよう配置されている。ホット給電ランド１０３とアース給電ランド１０４とに、図示しない給電ケーブルから給電される。
Further, the configuration of another conventional dipole antenna is shown in FIG. The
ここで、従来のダイポールアンテナ１００は２周波の帯域で使用され、使用する低周波帯（以下、「ＦＬ」という）が８１４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚとされ、高周波帯（以下、「ＦＨ」という）が１４２７．９ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚとされ、ＦＬの比帯域は１６．５％となり、ＦＨの比帯域は４１．３％となる。そして、ＦＬにおける８１４ＭＨｚの波長をλＬ、ＦＨにおける２１７０ＭＨｚの波長をλＨとした際に、ダイポールアンテナ１００において、ホット素子１０１の開放端とされる他端からアース素子１０２の開放端とされる他端までの長さＬ１０１が約０．５λＬであって約１．３λＨとされ、ホット素子１０１とアース素子１０２との幅Ｗ１０１が約０．０２４λＬであって約０．０６５λＨとされる。この寸法とされた時のＶＳＷＲの周波数特性を図２２に示す。図２２を参照すると、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＬの比帯域は約１３．２％が得られ、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＨの比帯域は約１１．９％が得られている。このように、従来のダイポールアンテナ１００では、電圧定在波比が３．０以下となる周波数帯域に、ＦＬおよびＦＨの全周波数帯域が含まれていないことになる。
Here, the
さらに他の従来のダイポールアンテナの構成を図２３に示す。図２３に示す従来のダイポールアンテナ１１０は、細長い線状のホット素子１１１と、細長い線状のアース素子１１２とを備えている。ホット素子１１１とアース素子１１２とは互いに逆方向に小型化を図るために折り返されてコ字状の同様の形状に構成されており、点対称に配置されている。ホット素子１１１とアース素子１１２の中央側の一端は幅広に形成されて、ホット素子１１１に矩形状のホット給電ランド１１３が形成され、アース素子１１２に矩形状のアース給電ランド１１４が形成されており、ホット給電ランド１１３とアース給電ランド１１４とは対向するよう配置されている。ホット給電ランド１１３とアース給電ランド１１４とに、図示しない給電ケーブルから給電される。
The configuration of yet another conventional dipole antenna is shown in FIG. The
ここで、従来のダイポールアンテナ１１０を使用する２周波の帯域はダイポールアンテナ１００と同様とされ、ＦＬの比帯域は１６．５％となり、ＦＨの比帯域は４１．３％となる。そして、ダイポールアンテナ１１０において、ホット素子１１１の他端からホット給電ランド１１３の中央までの長さＬ１１０と、アース素子１１２の他端からアース給電ランド１１４の中央までの長さＬ１１１とが約０．５λＬであって約１．３λＨとされ、ホット素子１１１とアース素子１１２との幅Ｗ１１０が約０．０２４λＬであって約０．０６５λＨとされる。この寸法とされた時のＶＳＷＲの周波数特性を図２４に示す。図２４を参照すると、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＬの比帯域は約１３．０％が得られ、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＨの比帯域は約４．５％が得られている。このように、従来のダイポールアンテナ１１０では、電圧定在波比が３．０以下となる周波数帯域に、ＦＬおよびＦＨの全周波数帯域が含まれていないことになる。
Here, the two-frequency band using the
さらに他の従来のダイポールアンテナの構成を図２５に示す。図２５に示す従来のダイポールアンテナ１２０は、細長い線状のホット素子１２１と、細長い線状のアース素子１２２とを備えている。ホット素子１２１とアース素子１２２とは互いに逆方向に小型化を図るために折り返されてコ字状のほぼ同様の形状に構成されており、点対称に配置されている。ホット素子１２１とアース素子１２２の中央側の一端は幅広に形成されて、ホット素子１２１に矩形状のホット給電ランド１２３が形成され、アース素子１２２に矩形状のアース給電ランド１２４が形成されており、ホット給電ランド１２３とアース給電ランド１２４とは対向するよう配置されている。さらに、アース給電ランド１２４から延伸して延長素子１２５が形成されている。延長素子１２５は、小型化を図るためにコ字状に折り返されて形成されている。なお、ホット給電ランド１２３とアース給電ランド１２４とに、図示しない給電ケーブルから給電される。
The configuration of yet another conventional dipole antenna is shown in FIG. The
ここで、従来のダイポールアンテナ１２０を使用する２周波の帯域はダイポールアンテナ１００，１１０と同様とされ、ＦＬの比帯域は１６．５％となり、ＦＨの比帯域は４１．３％となる。そして、ダイポールアンテナ１２０において、ホット素子１２１の他端からホット給電ランド１２３の中央までの長さＬ１２０と、アース素子１２２の他端からアース給電ランド１２４の中央までの長さＬ１２１とが約０．５λＬであって約１．３λＨとされ、アース素子１２２の折返された端縁から延長素子１２５の折返された端縁までの長さＬ１２２が約０．５λＨとされ、ホット素子１２１とアース素子１２２との幅Ｗ１２０が約０．０２４λＬであって約０．０６５λＨとされる。この寸法とされた時のＶＳＷＲの周波数特性を図２６に示す。図２６を参照すると、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＬの比帯域は約１０．８％が得られ、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＨの比帯域は約５３．１％が得られている。このように、従来のダイポールアンテナ１２０では、電圧定在波比が３．０以下となる周波数帯域に、ＦＬの全周波数帯域が含まれていないことになる。
Here, the two-frequency band using the
さらに他の従来のダイポールアンテナの構成を図２７に示す。図２７に示す従来のダイポールアンテナ１３０は、幅Ｗ１３０がダイポールアンテナ１２０の幅Ｗ１２０より狭くされたダイポールアンテナとされている。すなわち、ダイポールアンテナ１３０は、細長い線状のホット素子１３１と、細長い線状のアース素子１３２とを備えている。ホット素子１３１とアース素子１３２とは互いに逆方向に折り返されて小型化を図るためにコ字状の同様の形状に構成されており、点対称に配置されている。ホット素子１３１とアース素子１３２の中央側の一端は幅広に形成されて、ホット素子１３１に矩形状のホット給電ランド１３３が形成され、アース素子１３２に矩形状のアース給電ランド１３４が形成されており、ホット給電ランド１３３とアース給電ランド１３４とは対向するよう配置されている。さらに、アース給電ランド１３４から延伸して延長素子１３５が形成されている。延長素子１３５は、小型化を図るためにコ字状に折り返されて形成されている。なお、ホット給電ランド１３３とアース給電ランド１３４とに、図示しない給電ケーブルから給電される。
Yet another conventional dipole antenna configuration is shown in FIG. The conventional dipole antenna 130 shown in FIG. 27 is a dipole antenna having a width W130 narrower than the width W120 of the
ここで、従来のダイポールアンテナ１３０を使用する２周波の帯域はダイポールアンテナ１００，１１０，１２０と同様とされ、ＦＬの比帯域は１６．５％となり、ＦＨの比帯域は４１．３％となる。そして、ダイポールアンテナ１３０において、ホット素子１３１の他端からホット給電ランド１３３の中央までの長さＬ１３０と、アース素子１３２の他端からアース給電ランド１３４の中央までの長さＬ１３１とが約０．５λＬであって約１．３λＨとされ、アース素子１３２の折返された端縁から延長素子１３５の折返された端縁までの長さＬ１３２が約０．５λＨとされ、ホット素子１３１とアース素子１３２との幅Ｗ１３０が約０．０１９λＬであって約０．０５１λＨと狭くされている。この寸法とされた時のＶＳＷＲの周波数特性を図２８に示す。図２８を参照すると、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＬの比帯域は約９．２％が得られ、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＨの比帯域は約５２．６％が得られている。このように、従来のダイポールアンテナ１３０では、電圧定在波比が３．０以下となる周波数帯域に、ＦＬの全周波数帯域が含まれていないことになる。
Here, the two-frequency band using the conventional dipole antenna 130 is the same as that of the
最近の小型化、省スペース化、デザイン性に優れた通信機器においては、アンテナも小型化、多周波化を図ることが求められており、低周波帯と高周波帯との２周波の帯域において、良好な電圧定在波比特性が得られ、低周波帯の下端の周波数の波長をλＬ、高周波帯の上端の周波数の波長をλＨとした際に、長辺の長さが約０．２７λＬ、短辺の長さが約０．０２７λＬの矩形状の枠内にアンテナ素子が収まるよう小型化できるダイポールアンテナが求められている。
しかしながら、２周波の帯域で使用される従来のダイポールアンテナでは、寸法が大きく小型化されていなかった、あるいは、小型化した従来のダイポールアンテナでは、低周波帯と高周波帯との２周波の帯域において、良好な電圧定在波比特性が得ることが困難であるという問題点があった。
そこで、本発明は、所定の値を示す電圧定在波比の周波数帯域に、低周波帯および高周波帯の全周波数帯域がほぼ含まれるようになると共に、低周波帯の下端の周波数の波長をλＬとした際に、長辺の長さが約０．２７λＬ、短辺の長さが約０．０２７λＬの矩形状の枠内にアンテナ素子が収まるよう小型化できるダイポールアンテナを提供することを目的としている。
In recent communication devices with excellent miniaturization, space saving, and design, it is required to reduce the size of the antenna and increase the frequency, and in the two frequency bands of the low frequency band and the high frequency band, Good voltage standing wave ratio characteristics are obtained, and when the wavelength of the frequency at the lower end of the low frequency band is λL and the wavelength of the frequency at the upper end of the high frequency band is λH, the length of the long side is about 0.27λL. There is a demand for a dipole antenna that can be miniaturized so that the antenna element fits within a rectangular frame with a short side length of about 0.027λL.
However, the conventional dipole antenna used in the two-frequency band has not been miniaturized due to its large size, or the conventional dipole antenna that has been miniaturized has a two-frequency band of a low frequency band and a high frequency band. However, there is a problem that it is difficult to obtain a good voltage standing wave ratio characteristic.
Therefore, in the present invention, the frequency band of the voltage standing wave ratio showing a predetermined value substantially includes the entire frequency band of the low frequency band and the high frequency band, and the wavelength of the frequency at the lower end of the low frequency band is set. It is an object of the present invention to provide a dipole antenna that can be miniaturized so that the antenna element fits in a rectangular frame having a long side length of about 0.27 λL and a short side length of about 0.027 λL when λL is used. It is supposed to be.
上記本発明の目的を達成することができる本発明のダイポールアンテナは、ホット素子とアース素子とを備え、使用する周波数帯域が低周波帯と高周波帯との２周波の帯域とされるダイポールアンテナであって、コ字状に折り返されている前記ホット素子と、一端が前記ホット素子の一端と対向されて配置されると共に、前記ホット素子とは逆方向に折り返されている前記アース素子と、前記ホット素子の一端を幅広として形成された給電用のホット給電ランドと、前記アース素子の一端を幅広として形成され、前記ホット給電ランドに対向されて配置される給電用のアース給電ランドとを備え、前記ホット素子において、前記ホット給電ランドから前記アース素子に向かって延伸する延長素子が形成され、該延長素子は前記アース素子と対向して配置されて、所定の値を示す電圧定在波比の周波数帯域に、前記低周波帯および前記高周波帯の全周波数帯域がほぼ含まれるようになることを最も主要な特徴としている。 The dipole antenna of the present invention capable of achieving the above object of the present invention is a dipole antenna including a hot element and an earth element, and the frequency band used is a two-frequency band of a low frequency band and a high frequency band. The hot element that is folded back in a U shape, the earth element that is arranged so that one end faces the one end of the hot element and is folded back in the direction opposite to the hot element, and the above. A hot power supply land for power supply formed with one end of the hot element wide and a ground power supply land for power supply formed with one end of the ground element wide and arranged facing the hot power supply land are provided. In the hot element, an extension element extending from the hot feeding land toward the earth element is formed, and the extension element is arranged to face the earth element and has a voltage standing wave ratio showing a predetermined value. The most important feature is that the frequency band includes almost all the low frequency band and the entire frequency band of the high frequency band.
上記本発明のダイポールアンテナにおいて、前記延長素子は、前記ホット給電ランドより幅広の矩形状とされていてもよい。
また、上記本発明のダイポールアンテナにおいて、前記延長素子は、繰り返し折返された形状のミアンダ素子により構成されていてもよい。
さらに、上記本発明のダイポールアンテナにおいて、前記アース素子は、所定の間隔で対向するよう平行に配列された２本の線状の素子から構成されていてもよい。
さらにまた、上記本発明のダイポールアンテナは、前記ホット素子の長さと前記アース素子の長さとの比を変えることにより、前記低周波帯と前記高周波帯との利得が変わるようになる。
さらにまた、上記本発明のダイポールアンテナは、前記延長素子の幅あるいは長さを変えることにより、比帯域が変わるようになる。
さらにまた、上記本発明のダイポールアンテナは、前記低周波帯の下端の周波数の波長をλＬ、前記高周波帯の上端の周波数の波長をλＨとした際に、前記ホット素子および前記アース素子の長さが約０．５λＬであって約１．３λＨとされると共に、前記延長素子の端縁から前記ホット素子の折り返された外縁までの長さが約０．５λＨとされて、長辺の長さが約０．２７λＬ、短辺の長さが約０．０２７λＬの矩形状の枠内に、前記ホット素子と前記アース素子と前記延長素子とが収まるようにされている。
さらにまた、上記本発明のダイポールアンテナは、前記ホット素子と前記アース素子と前記延長素子と前記ホット給電ランドとアース給電ランドとが、基板の一面に装着されている。
In the dipole antenna of the present invention, the extension element may have a rectangular shape wider than the hot feed land.
Further, in the dipole antenna of the present invention, the extension element may be composed of a meander element having a repeatedly folded shape.
Further, in the dipole antenna of the present invention, the ground element may be composed of two linear elements arranged in parallel so as to face each other at a predetermined interval.
Furthermore, in the dipole antenna of the present invention, the gain between the low frequency band and the high frequency band changes by changing the ratio of the length of the hot element to the length of the ground element.
Furthermore, in the dipole antenna of the present invention, the specific band changes by changing the width or length of the extension element.
Furthermore, the dipole antenna of the present invention has the lengths of the hot element and the earth element when the wavelength of the frequency at the lower end of the low frequency band is λL and the wavelength of the frequency of the upper end of the high frequency band is λH. Is about 0.5λL and is about 1.3λH, and the length from the end edge of the extension element to the folded outer edge of the hot element is about 0.5λH, and the length of the long side is set to about 0.5λH. The hot element, the earth element, and the extension element are accommodated in a rectangular frame having a frequency of about 0.27λL and a short side length of about 0.027λL.
Furthermore, in the dipole antenna of the present invention, the hot element, the ground element, the extension element, the hot power supply land, and the ground power supply land are mounted on one surface of the substrate.
本発明のダイポールアンテナは、ホット素子において、ホット素子の一端とアース素子の一端とが対向されて配置されていると共にホット給電ランドからアース素子に向かって延伸する延長素子が形成されていることから、所定の値を示す電圧定在波比の周波数帯域に、低周波帯および高周波帯の全周波数帯域がほぼ含まれるようになり、ホット素子およびアース素子がコ字状に折り返されていることから、低周波帯の下端の周波数の波長をλＬとした際に、長辺の長さが約０．２７λＬ、短辺の長さが約０．０２７λＬの矩形状の枠内にホット素子とアース素子と延長素子とが収まるように小型化することができる。 In the dipole antenna of the present invention, in the hot element, one end of the hot element and one end of the earth element are arranged so as to face each other, and an extension element extending from the hot feeding land toward the earth element is formed. , The frequency band of the voltage standing wave ratio showing a predetermined value almost includes the entire frequency band of the low frequency band and the high frequency band, and the hot element and the earth element are folded back in a U shape. , When the wavelength of the frequency at the lower end of the low frequency band is λL, the length of the long side is about 0.27λL and the length of the short side is about 0.027λL. It can be miniaturized so that the extension element and the extension element can be accommodated.
［本発明の第１実施例］
本発明にかかる第１実施例のダイポールアンテナ１の構成を図１に示す。
図１に示す本発明の第１実施例のダイポールアンテナ１は、細長い線状のホット素子１１と、細長い線状のアース素子１２とを備えている。ホット素子１１のダイポールアンテナ１の中央側における一端に、ホット素子１１に給電するための幅広の矩形状とされたホット給電ランド１３が形成されている。ホット素子１１は、ホット給電ランド１３から延伸された細長い線状の素子を備え、線状の素子は小型化を図るために中途が図面上において上から下に折り返されてコ字状の形状とされていると共に、開放端とされる他端が下から上に折り返されてコ字状の形状とされている。また、アース素子１２のダイポールアンテナ１の中央側における一端に、アース素子１２に給電するための幅広の矩形状とされたアース給電ランド１４が形成されている。アース素子１２は、アース給電ランド１４からホット素子１１とは逆方向に延伸された細長い線状の素子を備え、線状の素子は小型化を図るために中途が図面上において下から上の逆方向に折り返されてコ字状の形状に構成されて、ホット素子１１とほぼ点対称に配置されている。ホット給電ランド１３とアース給電ランド１４とはわずかな所定の間隔で対向するよう配置されている。なお、ホット給電ランド１３に図示しない同軸ケーブルの芯線がハンダ付け等により接続され、アース給電ランド１４に同軸ケーブルのシールド線材がハンダ付け等により接続されて、ホット素子１１とアース素子１２とに給電ケーブルから給電される。
[First Example of the Present Invention]
The configuration of the
The
さらに、第１実施例のダイポールアンテナ１においては、ホット素子１１が延伸されている側と反対側のホット給電ランド１３から、横長とされた矩形状の延長素子１５が延伸されている。延長素子１５の下縁は、アース給電ランド１４から延伸されているアース素子１２の上縁にわずかな所定の間隔で対向するようホット給電ランド１３より幅広に形成され、延長素子１５の先端の側縁が、コ字状に折り返されたアース素子１２の開放端とされる他端縁とわずかな所定の間隔で対向している。このように、延長素子１５がアース素子１２にわずかな所定の間隔で対向することから、両者は容量結合されることになる。この容量結合により、ダイポールアンテナ１において容量成分が増加して共振周波数がずれることから、ホット素子１１を長くすることで生じさせた誘導成分で増加した容量成分を打ち消すことにより共振周波数のずれを抑制している。ホット素子１１を長くした部分が、ホット素子１１の開放端とされる他端において折り返されたコ字状の部分に相当している。このように、ホット素子１１の他端を折り返していることから、ホット素子１１の長さを長くしても第１実施例のダイポールアンテナ１を小型化することができる。なお、延長素子１５の上縁およびホット素子１１における線状の素子の上縁の延長線上に、アース素子１２における線状の素子の上縁がほぼ一致すると共に、ホット素子１１における線状の素子の下縁の延長線上に、アース素子１２における線状の素子の下縁がほぼ一致するように、ホット素子１１と延長素子１５とアース素子１２とが配置されている。
Further, in the
ここで、第１実施例のダイポールアンテナ１は低周波帯と高周波帯との２周波の帯域で使用され、低周波帯（以下、「ＦＬ」という）が例えば８１４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚとされ、高周波帯（以下、「ＦＨ」という）が例えば１４２７．９ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚとされる。この場合、ＦＬの比帯域は１６．５％となり、ＦＨの比帯域は４１．３％となる。第１実施例のダイポールアンテナ１において、ホット素子１１の他端における折り返されたコ字状の外縁からホット給電ランド１３の中央までの長さがＬ１０とされ、ホット素子１１の中途で折返された外縁から延長素子１５の先端の端縁までの長さがＬ１１とされ、アース素子１２の他端からアース給電ランド１４の中央までの長さがＬ１２とされ、同じ幅とされているホット素子１１とアース素子１２との幅がＷ１０とされる。これらの寸法の一例を挙げると、ＦＬの下端の周波数（ここでは、８１４ＭＨｚ）の波長をλＬ、ＦＨの上端の周波数（ここでは、２１７０ＭＨｚ）の波長をλＨとした際に、Ｌ１０とＬ１２の長さは約０．５λＬであって約１．３λＨとされ、Ｌ１１の長さは約０．５λＨとされ、Ｗ１０の長さは約０．０１９λＬであって約０．０５１λＨとされる。また、上記した「わずかな所定の間隔」は、例えば約１ｍｍとされ、約０．００２７λＬであって約０．００７３λＨに相当する。
Here, the
この寸法とされた時の第１実施例のダイポールアンテナ１の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図２に示す。図２を参照すると、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＬの周波数帯域が８３８ＭＨｚ〜９４３ＭＨｚとなって、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＬの比帯域として約１１．８％が得られている。また、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＨの周波数帯域が１２０３ＭＨｚ〜１８６７ＭＨｚとなって、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＨの比帯域は約４３．３％と広帯域が得られている。第１実施例のダイポールアンテナ１では、電圧定在波比が３．０以下となる周波数帯域に、ＦＨの全周波数帯域が含まれており、ＦＬの全周波数帯域にはわずか足りないもののほぼ含まれるようになる。このように、ＦＬとＦＨとの全周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性が得られるのは、延長素子１５をアース素子１２にわずかな所定の間隔で対向させて両者を容量結合すると共に、ホット給電ランド１３とアース給電ランド１４とをわずかな所定の間隔で対向させて両者を容量結合したことによるものと考えられる。
上記したように、本発明にかかる第１実施例のダイポールアンテナ１は、長辺の長さが約０．２７λＬ、短辺の長さが約０．０２７λＬの矩形状の枠内に少なくともホット素子１１とアース素子１２と延長素子１５とが収まるように小型化されている。
FIG. 2 shows the frequency characteristics of the voltage standing wave ratio (VSWR) of the
As described above, the
［本発明の第２実施例］
次に、本発明にかかる第２実施例のダイポールアンテナ２の構成を図３（ａ）に示す。
図３（ａ）に示す本発明の第２実施例のダイポールアンテナ２は、細長い線状のホット素子２１と、中途から幅が広くされたアース素子２２とを備えている。ホット素子２１のダイポールアンテナ２の中央側における一端に、ホット素子２１に給電するための幅広の矩形状とされたホット給電ランド２３が形成されている。ホット素子２１は、ホット給電ランド２３から延伸された細長い線状の素子を備え、小型化を図るために線状の素子は中途が図面上において上から下に折り返されてコ字状の形状とされていると共に、開放端とされる他端が下から上に折り返されてコ字状の形状とされている。また、アース素子２２のダイポールアンテナ２の中央側における一端に、アース素子２２に給電するための幅広で横長の矩形状とされたアース給電ランド２４が形成されている。アース素子２２は、アース給電ランド２４からホット素子２１とは逆方向に延伸された細長い線状の素子と、線状の素子から延伸されている横長の矩形状とされた幅広の素子とを備えている。ホット給電ランド２３とアース給電ランド２４とはわずかな所定の間隔で対向するよう配置されている。なお、ホット給電ランド２３に図示しない同軸ケーブルの芯線がハンダ付け等により接続され、アース給電ランド２４に同軸ケーブルのシールド線材がハンダ付け等により接続されて、ホット素子２１とアース素子２２とに給電ケーブルから給電される。
[Second Example of the Present Invention]
Next, the configuration of the
The
さらに、第２実施例のダイポールアンテナ２のホット素子２１においては、ホット素子２１が延伸されている側と反対側のホット給電ランド２３から、横長とされた矩形状の延長素子２５が延伸されている。延長素子２５は、アース給電ランド２４から延伸されているアース素子２２における線状の素子にわずかな所定の間隔で対向するようホット給電ランド２３より幅広に形成され、延長素子２５の先端縁はアース素子２２の矩形状とされた幅広の素子のアース給電ランド２４側の側部の縁とわずかな所定の間隔で対向している。このように、延長素子２５がアース素子２２にわずかな所定の間隔で対向することから、両者は容量結合されることになる。この容量結合により、ダイポールアンテナ２において容量成分が増加して共振周波数がずれることから、ホット素子２１を長くすることで生じさせた誘導成分で増加した容量成分を打ち消すことにより共振周波数のずれを抑制している。ホット素子２１を長くした部分が、ホット素子２１の開放端とされる他端において折り返されたコ字状の部分に相当している。このように、ホット素子２１の他端を折り返していることから、ホット素子２１の長さを長くしても第２実施例のダイポールアンテナ２を小型化することができる。なお、延長素子２５の上縁およびホット素子２１における線状の素子の上縁の延長線上に、アース素子２２における線状の素子の上縁がほぼ一致すると共に、ホット素子２１における線状の素子の下縁の延長線上に、アース素子２２における線状の素子の下縁がほぼ一致するように、ホット素子２１と延長素子２５とアース素子２２とが配置されている。
Further, in the hot element 21 of the
ここで、第２実施例のダイポールアンテナ２は第１実施例のダイポールアンテナ１と同様に比帯域が１６．５％となる８１４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚのＦＬと、比帯域が４１．３％となる１４２７．９ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚのＦＨとの２周波の帯域で使用される。第２実施例のダイポールアンテナ２において、ホット素子２１の他端における折り返されたコ字状の外縁からホット給電ランド２３の中央までの長さがＬ２０とされ、ホット素子２１の中途で折返された外縁から延長素子２５の先端の端縁までの長さがＬ２１とされ、アース素子２２における幅広の素子の延長素子２５と対向する側縁から幅広の素子の周縁を回ってアース給電ランド２４の中央までの長さがＬ２２とされ、同じ幅とされるホット素子２１とアース素子２２との幅がＷ２０とされる。これらの寸法の一例を挙げると、ＦＬの下端の周波数（ここでは、８１４ＭＨｚ）の波長をλＬ、ＦＨの上端の周波数（ここでは、２１７０ＭＨｚ）の波長をλＨとした際に、Ｌ２０とＬ２２の長さは約０．５λＬであって約１．３λＨとされ、Ｌ２１の長さは約０．５λＨとされ、Ｗ２０の長さは約０．０１９λＬであって約０．０５１λＨとされる。また、上記した「わずかな所定の間隔」は、例えば約１ｍｍとされ、約０．００２７λＬであって約０．００７３λＨに相当する。
Here, the
この寸法とされた時の第２実施例のダイポールアンテナ２のＶＳＷＲの周波数特性を図４に示す。図４を参照すると、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＬの周波数帯域が８４４ＭＨｚ〜９３９ＭＨｚとなって、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＬの比帯域として約１０．７％が得られている。また、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＨの周波数帯域が１３１３ＭＨｚ〜３００８ＭＨｚとなって、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＨの比帯域は約７８．５％と広帯域が得られている。第２実施例のダイポールアンテナ２では、電圧定在波比が３．０以下となる周波数帯域に、ＦＨの全周波数帯域が含まれており、ＦＬの全周波数帯域にはわずか足りないもののほぼ含まれるようになる。このように、ＦＬとＦＨとの全周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性が得られるのは、延長素子２５をアース素子２２にわずかな所定の間隔で対向させて両者を容量結合すると共に、ホット給電ランド２３とアース給電ランド２４とをわずかな所定の間隔で対向させて両者を容量結合したことによるものと考えられる。
上記したように、本発明にかかる第２実施例のダイポールアンテナ２は、長辺の長さが約０．２７λＬ、短辺の長さが約０．０２７λＬの矩形状の枠内に少なくともホット素子２１とアース素子２２と延長素子２５とが収まるように小型化されている。
FIG. 4 shows the frequency characteristics of VSWR of the
As described above, the
上記説明した第２実施例のダイポールアンテナ２の変形例の構成を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示す変形例のダイポールアンテナ２’は、アース素子の構成が異なっている。すなわち、変形例のダイポールアンテナ２’のアース素子２２’は、アース給電ランド２４から延伸された細長い線状の素子と、線状の素子から延伸されている横長の矩形状とされたループ素子とを備えている。このように、変形例のダイポールアンテナ２’のアース素子２２’においては、横長の矩形状とされた幅広の素子に替えて横長の矩形状とされたループ素子を備えており、他の構成はダイポールアンテナ２と同様の構成とされている。他の構成の説明は省略するが、変形例のダイポールアンテナ２’における長さの寸法は、上記したダイポールアンテナ２における長さの寸法と同様とされており、変形例のダイポールアンテナ２’におけるＶＳＷＲの周波数特性は、図４に示す上記したダイポールアンテナ２におけるＶＳＷＲの周波数特性とほぼ同様となり、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＬの周波数帯域が８５５ＭＨｚ〜９４１ＭＨｚとなって、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＬの比帯域として約９．６％が得られている。また、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＨの周波数帯域が１３２７ＭＨｚ〜３０２９ＭＨｚとなって、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＨの比帯域は約７８．１％と広帯域が得られている。第２実施例の変形例のダイポールアンテナ２’においても、電圧定在波比が３．０以下となる周波数帯域に、ＦＨの全周波数帯域が含まれており、ＦＬの全周波数帯域にはわずか足りないが、ほぼ含まれるようになる。
上記したように、本発明にかかる第２実施例のダイポールアンテナ２および変形例のダイポールアンテナ２’は、長辺の長さが約０．２７λＬ、短辺の長さが約０．０２７λＬの矩形状の枠内に少なくともホット素子２１とアース素子２２，２２’と延長素子２５とが収まるように小型化されている。
FIG. 3B shows a configuration of a modified example of the
As described above, the
［本発明の第３実施例］
次に、本発明にかかる第３実施例のダイポールアンテナ２の構成を図５に示す。
図５に示す本発明の第３実施例のダイポールアンテナ３は、細長い線状のホット素子３１と、細長い線状のアース素子３２とを備えている。ホット素子３１のダイポールアンテナ３の中央側における一端に、ホット素子３１に給電するための幅広の矩形状とされたホット給電ランド３３が形成されている。ホット素子３１の一端をホット給電ランド３３に接続する部位には徐々に幅が広がって接続される勾配が形成されており、ホット素子３１は、ホット給電ランド３３から勾配を介して延伸された細長い線状の素子を備え、小型化を図るために線状の素子は中途が図面上において上から下に折り返されてコ字状の形状とされていると共に、開放端とされる他端が下から上にＬ字状に折り返されている。また、アース素子３２のダイポールアンテナ３の中央側における一端は、アース素子３２に給電するための幅広の矩形状とされたアース給電ランド３４が形成されている。アース素子３２は、アース給電ランド３４からホット素子３１とは逆方向に延伸された細長い線状の素子を備え、線状の素子は小型化を図るために中途が図面上において下から上の逆方向に折り返されてコ字状の形状に構成されている。アース素子３２の線幅は、第１実施例のアース素子１２より細くされて、共振周波数が高くなるようにしている。ホット給電ランド３３とアース給電ランド３４とはわずかな所定の間隔で対向するよう配置されている。なお、ホット給電ランド３３に図示しない同軸ケーブルの芯線がハンダ付け等により接続され、アース給電ランド３４に同軸ケーブルのシールド線材がハンダ付け等により接続されて、ホット素子３１とアース素子３２とに給電ケーブルから給電される。
[Third Example of the present invention]
Next, the configuration of the
The
さらに、第３実施例のダイポールアンテナ３のホット素子３１においては、ホット素子３１が延伸されている側と反対側のホット給電ランド３３から延伸された延長素子３５が形成されている。延長素子３５は、上下に繰り返し折返された外観が矩形状のミアンダ素子３１ａから構成されている。延長素子３５をミアンダ素子３１ａで構成することにより、延長素子３５の長さを長くしても第３実施例のダイポールアンテナ３を小型化することができる。なお、延長素子３５を含むホット素子３１における線状の素子の上縁および延長素子３５の上縁の延長線上に、アース素子３２における線状の素子の上縁がほぼ一致すると共に、ホット素子３１における線状の素子の下縁の延長線上に、アース素子３２における線状の素子の下縁がほぼ一致するように、ホット素子３１と延長素子３５とアース素子３２とが配置されている。
Further, in the hot element 31 of the
ここで、第３実施例のダイポールアンテナ３は第１実施例のダイポールアンテナ１と同様に比帯域が１６．５％となる８１４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚのＦＬと、比帯域が４１．３％となる１４２７．９ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚのＦＨとの２周波の帯域で使用される。第３実施例のダイポールアンテナ３において、ホット素子３１の他端における折り返された外縁からホット給電ランド３３の中央までの長さがＬ３０とされ、ホット素子３１の中途で折返された外縁から延長素子３５の先端の端縁までの長さがＬ３１とされ、アース素子３２における線状の素子の開放端とされる他端からアース給電ランド３４の中央までの長さがＬ３２とされ、同じ幅とされるホット素子３１とアース素子３２との幅がＷ３０とされる。これらの寸法の一例を挙げると、ＦＬの下端の周波数（ここでは、８１４ＭＨｚ）の波長をλＬ、ＦＨの上端の周波数（ここでは、２１７０ＭＨｚ）の波長をλＨとした際に、Ｌ３０とＬ３２の長さは約０．５λＬであって約１．３λＨとされ、Ｌ３１の長さは約０．５λＨとされ、Ｗ３０の長さは約０．０２４λＬであって約０．０６５λＨとされる。また、上記した「わずかな所定の間隔」は、例えば約１ｍｍとされ、約０．００２７λＬであって約０．００７３λＨに相当する。
Here, the
この寸法とされた時の第３実施例のダイポールアンテナ３のＶＳＷＲの周波数特性を図６に示す。図６を参照すると、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＬの周波数帯域が８２８ＭＨｚ〜９４５ＭＨｚとなって、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＬの比帯域は約１３．２％が得られている。また、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＨの周波数帯域が１４８２ＭＨｚ〜２４６１ＭＨｚとなって、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＨの比帯域は約４９．７％と広帯域が得られている。第３実施例のダイポールアンテナ３では、電圧定在波比が３．０以下となる周波数帯域は、ＦＬの全周波数帯域にはわずか足りないと共にＦＨの全周波数帯域にもわずか足りないものの、ＦＬとＦＨとの全周波数帯域がほぼ含まれるようになる。このように、ＦＬとＦＨとにおいて広帯域の比帯域が得られるのは、延長素子３５をミアンダ素子３１ａで構成すると共に、ホット給電ランド３３とアース給電ランド３４とをわずかな所定の間隔で対向させて両者を容量結合したことによるものと考えられる。
上記したように、本発明にかかる第３実施例のダイポールアンテナ３は、長辺の長さが約０．２７λＬ、短辺の長さが約０．０２７λＬの矩形状の枠内に少なくともホット素子３１とアース素子３２と延長素子３５とが収まるように小型化されている。
FIG. 6 shows the frequency characteristics of VSWR of the
As described above, the
［本発明の第４実施例］
次に、本発明にかかる第４実施例のダイポールアンテナ４の構成を図７に示す。
図７に示す本発明の第４実施例のダイポールアンテナ４は、細長い線状のホット素子４１と、細長い平行に配置された２本の線状のアース素子４２とを備えている。ホット素子４１のダイポールアンテナ４の中央側における一端に、ホット素子４１に給電するための幅広の矩形状とされたホット給電ランド４３が形成されている。ホット素子４１の一端をホット給電ランド４３に接続する部位には徐々に幅が広がって接続される勾配が形成されており、ホット素子４１は、ホット給電ランド４３から勾配を介して延伸された細長い線状の素子を備え、小型化を図るために線状の素子は中途が図面上において上から下に折り返されてコ字状の形状とされていると共に、開放端とされる他端が下から上にＬ字状に折り返されている。また、アース素子４２のダイポールアンテナ４の中央側における一端に、アース素子４２に給電するための幅広の矩形状とされたアース給電ランド４４が形成されている。アース素子４２は、アース給電ランド４４からホット素子４１とは逆方向に延伸された平行に配置された細長い２本の線状の素子を備え、小型化を図るために２本の線状の素子は中途が図面上において下から上の逆方向に折り返されてコ字状の形状に構成されている。この場合、２本の線状の素子はわずかな所定の間隔で対向するよう平行に配列されている。また、アース素子４２における２本の線状の素子の線幅は、第１実施例のアース素子１２より細くされて、共振周波数が高くなるようにしている。ホット給電ランド４３とアース給電ランド４４とはわずかな所定の間隔で対向するよう配置されている。なお、ホット給電ランド４３に図示しない同軸ケーブルの芯線がハンダ付け等により接続され、アース給電ランド４４に同軸ケーブルのシールド線材がハンダ付け等により接続されて、ホット素子４１とアース素子４２とに給電ケーブルから給電される。
[Fourth Example of the Present Invention]
Next, the configuration of the
The
さらに、第４実施例のダイポールアンテナ４のホット素子４１においては、ホット素子４１が延伸されている側と反対側のホット給電ランド４３から延伸された延長素子４５が形成されている。延長素子４５は、上下に繰り返し折返された外観が矩形状のミアンダ素子４１ａから構成されている。延長素子４５をミアンダ素子４１ａで構成することにより、延長素子４５の長さを長くしても第４実施例のダイポールアンテナ４を小型化することができる。なお、延長素子４５を含むホット素子４１における線状の素子の上縁および延長素子４５の上縁の延長線上に、アース素子４２における線状の素子の上縁がほぼ一致すると共に、ホット素子４１における線状の素子の下縁の延長線上に、アース素子４２における線状の素子の下縁がほぼ一致するように、ホット素子４１と延長素子４５とアース素子４２とが配置されている。
Further, in the hot element 41 of the
ここで、第４実施例のダイポールアンテナ４は第１実施例のダイポールアンテナ１と同様に比帯域が１６．５％となる８１４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚのＦＬと、比帯域が４１．３％となる１４２７．９ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚのＦＨとの２周波の帯域で使用される。第４実施例のダイポールアンテナ４において、ホット素子４１の他端における折り返された外縁からホット給電ランド４３の中央までの長さがＬ４０とされ、ホット素子４１の中途で折返された外縁から延長素子４５の先端の端縁までの長さがＬ４１とされ、アース素子４２における２本の線状の素子の開放端とされる他端からアース給電ランド４４の中央までの長さがＬ４２とされ、同じ幅とされるホット素子４１とアース素子４２との幅がＷ４０とされる。これらの寸法の一例を挙げると、ＦＬの下端の周波数（ここでは、８１４ＭＨｚ）の波長をλＬ、ＦＨの上端の周波数（ここでは、２１７０ＭＨｚ）の波長をλＨとした際に、Ｌ４０とＬ４２の長さは約０．５λＬであって約１．３λＨとされ、Ｌ４２の長さは約０．５λＨとされ、Ｗ４０の長さは約０．０２４λＬであって約０．０６５λＨとされる。また、上記した「わずかな所定の間隔」は、例えば約１ｍｍとされ、約０．００２７λＬであって約０．００７３λＨに相当する。
Here, the
この寸法とされた時の第４実施例のダイポールアンテナ４のＶＳＷＲの周波数特性を図８に示す。図８を参照すると、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＬの周波数帯域が８０７ＭＨｚ〜９６８ＭＨｚとなって、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＬの比帯域は約１８．１％が得られている。また、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＨの周波数帯域が１４４３ＭＨｚ〜２４６１ＭＨｚとなって、ＶＳＷＲが３．０以下のＦＨの比帯域は約５２．２％と広帯域が得られている。第４実施例のダイポールアンテナ４では、電圧定在波比が３．０以下となる周波数帯域には、ＦＬの全周波数帯域が含まれており、ＦＨの全周波数帯域を含むにはわずか足りないものの、ＦＬとＦＨとの全周波数帯域がほぼ含まれるようになる。このように、ＦＬとＦＨとにおいて広帯域の比帯域が得られるのは、延長素子４５をミアンダ素子４１ａで構成すると共に、アース素子４２を所定の間隔で対向する平行に配列された２本の線状の素子で構成したこと、および、ホット給電ランド４３とアース給電ランド４４とをわずかな所定の間隔で対向させて両者を容量結合したことによるものと考えられる。
上記したように、本発明にかかる第４実施例のダイポールアンテナ４は、長辺の長さが約０．２７λＬ、短辺の長さが約０．０２７λＬの矩形状の枠内に少なくともホット素子４１とアース素子４２と延長素子４５とが収まるように小型化されている。
FIG. 8 shows the frequency characteristics of VSWR of the
As described above, the
［本発明の第４実施例の利得の変化］
次に、第４実施例のダイポールアンテナ４において、ホット素子４１の長さとアース素子４２の長さとの比を変化させたときの最大利得の変化特性について図９（ａ）（ｂ）および図１０を参照して説明する。
長さを最も長くした状態のホット素子４１−１の構成とされると共に、長さを最も短くした状態のアース素子４２−１を備えるダイポールアンテナ４−１の構成を図９（ａ）に示す。図９（ａ）に示すダイポールアンテナ４−１は、ホット素子４１−１の長さＬｈが最も長くされており、長さＬｈを長くしても小型化を図るためにホット素子４１−１は、開放端とされる他端を下から上に折り返したコ字状の形状とされている。また、図９（ａ）に示すダイポールアンテナ４−１は、アース素子４２−１の開放端とされる他端のコ字状の部位をＬ字状の形状として短くすることにより、アース素子４２−１の長さＬｅを最も短くしている。
そして、長さを最も短くした状態のホット素子４１−２と、長さを最も長くした状態のアース素子４２−２を備えるダイポールアンテナ４−２の構成を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）に示すダイポールアンテナ４−２は、ホット素子４１−２の開放端とされる他端を下から上に折り返してＬ字状の形状とすることにより、ホット素子４１−２の長さＬｈを最も短くしている。また、図９（ｂ）に示すダイポールアンテナ４−２は、アース素子４２−２の長さＬｅが最も長くされており、長さＬｅを長くしても小型化を図るためにアース素子４２−２は、開放端とされる他端を折り返してコ字状の形状とすることにより、アース素子４２−２の長さＬｅを最も長くしている。
[Change in Gain of Fourth Example of the Present Invention]
Next, in the
FIG. 9A shows the configuration of the dipole antenna 4-1 including the earth element 42-1 having the shortest length and the hot element 41-1 having the longest length. .. In the dipole antenna 4-1 shown in FIG. 9A, the length Lh of the hot element 41-1 is the longest, and the hot element 41-1 is miniaturized even if the length Lh is lengthened. , The other end, which is the open end, is folded back from the bottom to the top to form a U-shape. Further, in the dipole antenna 4-1 shown in FIG. 9A, the grounding element 42 is formed by shortening the U-shaped portion at the other end, which is the open end of the grounding element 42-1, into an L-shaped shape. The length Le of -1 is the shortest.
FIG. 9B shows the configuration of the dipole antenna 4-2 including the hot element 41-2 in the state of having the shortest length and the earth element 42-2 in the state of having the longest length. The dipole antenna 4-2 shown in FIG. 9B has an L-shaped shape by folding back the other end of the hot element 41-2, which is an open end, from the bottom to the top to form the hot element 41-2. The length Lh is the shortest. Further, in the dipole antenna 4-2 shown in FIG. 9B, the length Le of the ground element 42-2 is the longest, and the ground element 42-in order to reduce the size even if the length Le is lengthened. In No. 2, the other end, which is the open end, is folded back to form a U-shape, so that the length Le of the ground element 42-2 is made the longest.
ホット素子４１の長さＬｈとアース素子４２の長さＬｅとの比であるＬｈ／Ｌｅを２．０５から１．２７まで変化させたときのダイポールアンテナ４の最大利得の変化特性を絶対利得［ｄＢｉ］で図１０に示す。図１０において、横軸はＬｈ／Ｌｅとされ縦軸は最大利得［ｄＢｉ］とされている。
図１０を参照すると、一点鎖線で示す８００ＭＨｚ帯の低周波帯では、Ｌｈ／Ｌｅが２．０５から１．７７まで変化するに従い最大利得は約−１．７ｄＢｉから約−１．３ｄＢｉまで上昇するようになり、Ｌｈ／Ｌｅが１．７７から１．３９まで変化するに従い最大利得は約−１．３ｄＢｉから約−２．１ｄＢｉまで下降するようになり、Ｌｈ／Ｌｅが１．３９から１．２７まで変化するに従い最大利得は約−２．１ｄＢｉから約−１．７５ｄＢｉまで上昇するようになる。低周波帯においては、Ｌｈ／Ｌｅが１．７７とされた時に約−１．４ｄＢｉの最大利得が得られる。
また、図１０において実線で示す１５００ＭＨｚ帯の中周波域では、Ｌｈ／Ｌｅが２．０５から１．２７まで変化するに従い最大利得は約０．５５ｄＢｉから約−１．２ｄＢｉまで下降するようになり、特に、Ｌｈ／Ｌｅが２．０５から１．６０まで変化するに従い最大利得は０．５５ｄＢｉから約−１．１ｄＢｉまで急激に下降する。中周波域においては、Ｌｈ／Ｌｅが２．０５とされた時に約０．５５ｄＢｉの最大利得が得られる。
さらに、図１０において破線で示す２０００ＭＨｚ帯の高周波帯では、Ｌｈ／Ｌｅが２．０５から１．５３まで変化するに従い最大利得は約−１．２ｄＢｉから約−０．２５ｄＢｉまで上昇するようになり、Ｌｈ／Ｌｅが１．５３から１．３９まで変化するに従い最大利得は約−０．２５ｄＢｉから約−０．３ｄＢｉまで下降するようになり、Ｌｈ／Ｌｅが１．３９から１．３３まで変化するに従い最大利得は約−０．３ｄＢｉから約−０．０５ｄＢｉまで上昇するようになり、Ｌｈ／Ｌｅが１．３３から１．２７まで変化するに従い最大利得は−０．０５ｄＢｉから約−０．１５ｄＢｉまで下降するようになる。高周波帯においては、Ｌｈ／Ｌｅが１．３３とされた時に約−０．０５［ｄＢｉ］の最大利得が得られる。
第４実施例のダイポールアンテナ４においては、上記したようにホット素子４１の長さＬｈとアース素子４２の長さＬｅとの比であるＬｈ／Ｌｅを変化させると利得が変化するが、周波数帯域によって最大利得が得られるＬｈ／Ｌｅが異なるようになる。そこで、使用する周波数帯域が決定された際に、図１０を参照することにより使用する周波数帯域において相互に大きな利得が得られるＬｈ／Ｌｅを選択するのが好適となる。
The change characteristic of the maximum gain of the
Referring to FIG. 10, in the low frequency band of the 800 MHz band indicated by the alternate long and short dash line, the maximum gain increases from about -1.7 dBi to about -1.3 dBi as Lh / Le changes from 2.05 to 1.77. As Lh / Le changes from 1.77 to 1.39, the maximum gain drops from about -1.3 dBi to about -2.1 dBi, and Lh / Le drops from 1.39 to 1. The maximum gain increases from about -2.1 dBi to about -1.75 dBi as it changes to 27. In the low frequency band, a maximum gain of about −1.4 dBi is obtained when Lh / Le is 1.77.
Further, in the mid-frequency range of the 1500 MHz band shown by the solid line in FIG. 10, the maximum gain decreases from about 0.55 dBi to about -1.2 dBi as Lh / Le changes from 2.05 to 1.27. In particular, the maximum gain drops sharply from 0.55 dBi to about -1.1 dBi as Lh / Le changes from 2.05 to 1.60. In the mid-frequency range, a maximum gain of about 0.55 dBi is obtained when Lh / Le is 2.05.
Further, in the high frequency band of the 2000 MHz band shown by the broken line in FIG. 10, the maximum gain increases from about -1.2 dBi to about -0.25 dBi as Lh / Le changes from 2.05 to 1.53. As Lh / Le changes from 1.53 to 1.39, the maximum gain drops from about -0.25 dBi to about -0.3 dBi, and Lh / Le changes from 1.39 to 1.33. As a result, the maximum gain increases from about -0.3 dBi to about -0.05 dBi, and as Lh / Le changes from 1.33 to 1.27, the maximum gain increases from -0.05 dBi to about -0. It will descend to 15 dBi. In the high frequency band, a maximum gain of about −0.05 [dBi] is obtained when Lh / Le is 1.33.
In the
［本発明の第２実施例の比帯域の変化］
次に、第２実施例のダイポールアンテナ２において、ホット素子２１における延長素子２５の幅Δｘを変化させたときの比帯域の変化特性について図１１（ａ）（ｂ）および図１２を参照して説明する。
延長素子２５の幅Δｘを最も広くした状態のホット素子２１−１を備えるダイポールアンテナ２−１の構成を図１１（ａ）に示し、延長素子２５の幅Δｘを最も狭くして延長素子２５を省略したと等価な状態のホット素子２１−２を備えるダイポールアンテナ２−２の構成を図１１（ｂ）に示す。
そして、最も広くした延長素子２５の幅Δｘを０．０３２６λＨとして幅Δｘを最も狭くした０．００００λＨまで変化させた時の２０００ＭＨｚ帯の高周波帯における比帯域の変化特性を図１２に示す。図１２において、横軸は延長素子２５の幅Δｘとされ縦軸は比帯域［％］とされている。図１２を参照すると、延長素子２５の幅Δｘを０．０３２６λＨから０．０１０９λＨまで変化させるに従い比帯域は上昇する傾向となり、幅Δｘが０．０１０９λＨの時に最大の約９９％の比帯域が得られる。また、延長素子２５の幅Δｘを０．０１０９λＨから０．００００λＨまで変化させるに従い比帯域は約９９％から約２０％まで下降する。比帯域の閾値をＦＨの比帯域である４１．３％とすると、延長素子２５の幅Δｘが約０．００２３λＨの時に４１．３％の比帯域が得られる。このように、延長素子２５の幅Δｘを０．００２３λＨ未満とすると４１．３％の所望の比帯域が得られず、延長素子２５の幅Δｘを０．００２３λＨ以上の幅とすることで、高周波帯において４１．３％以上の比帯域を得ることができるようになる。
[Change in Specific Band of Second Example of the Present Invention]
Next, in the
FIG. 11A shows the configuration of the dipole antenna 2-1 including the hot element 21-1 in which the width Δx of the extension element 25 is the widest, and the width Δx of the extension element 25 is made the narrowest to form the extension element 25. FIG. 11B shows the configuration of the dipole antenna 2-2 including the hot element 21-2 in a state equivalent to that omitted.
Then, FIG. 12 shows the change characteristics of the specific band in the high frequency band of the 2000 MHz band when the width Δx of the extension element 25 which is the widest is 0.0326λH and the width Δx is changed to 0.0000λH which is the narrowest. In FIG. 12, the horizontal axis is the width Δx of the extension element 25, and the vertical axis is the specific band [%]. Referring to FIG. 12, the specific band tends to increase as the width Δx of the extension element 25 is changed from 0.0326λH to 0.0109λH, and the maximum specific band of about 99% is obtained when the width Δx is 0.0109λH. Be done. Further, as the width Δx of the extension element 25 is changed from 0.0109λH to 0.0000λH, the specific band decreases from about 99% to about 20%. Assuming that the threshold value of the specific band is 41.3%, which is the specific band of FH, a specific band of 41.3% can be obtained when the width Δx of the extension element 25 is about 0.0023λH. As described above, if the width Δx of the extension element 25 is less than 0.0023λH, a desired ratio band of 41.3% cannot be obtained, and by setting the width Δx of the extension element 25 to a width of 0.0023λH or more, a high frequency is obtained. It becomes possible to obtain a specific band of 41.3% or more in the band.
次に、第２実施例のダイポールアンテナ２において、ホット素子２１における延長素子２５の長さを変化させたときの比帯域の変化特性について図１３（ａ）（ｂ）および図１４を参照して説明する。
延長素子２５の長さを最も長くした状態のホット素子２１−３を備えるダイポールアンテナ２−３の構成を図１３（ａ）に示し、図１３（ａ）においてホット素子２１の中途で折返された外縁から延長素子２５の先端の端縁までの長さをΔｙとして示す。また、延長素子２５の長さΔｙを短くした状態のホット素子２１−４を備えるダイポールアンテナ２−４の構成を図１３（ｂ）に示し、図１３（ｂ）においてホット素子２１の中途で折返された外縁から延長素子２５の先端の端縁までの長さをΔｙとして示す。
そして、最も長くした延長素子２５とした時の長さΔｙが０．５１０λＨとされ、長さΔｙを０．５１０λＨから０．３９４λＨまで変化させた時の２０００ＭＨｚ帯の高周波帯における比帯域の変化特性を図１４に示す。図１４において、横軸は長さΔｙとされ縦軸は比帯域［％］とされている。図１４を参照すると、延長素子２５の長さを変化させて長さΔｙを０．５１０λＨから０．４８８λＨまで変化させた際の比帯域は約７８％〜８０％が得られているが、延長素子２５の長さを短くしていくことで長さΔｙを０．４８８λＨから０．４８１λＨまで変化させると、比帯域が３９％まで急激に降下するようになる。比帯域の閾値をＦＨの比帯域である４１．３％とすると、長さΔｙが約０．４８０λＨの時に４１．３％の比帯域が得られる。そして、延長素子２５の長さを短くしていくことで長さΔｙを０．４８１λＨから０．３９４λＨまで変化させるに従い比帯域は約３９％から約２０％まで降下していく。このように、ホット素子２１の中途で折返された外縁から延長素子２５の先端の端縁までの長さΔｙを０．４８１λＨ以下とすると４１．３％の所望の比帯域が得られず、長さΔｙが約０．４８０λＨ以上となる延長素子２５の長さとすることで、高周波帯において４１．３％以上の比帯域を得ることができるようになる。
第２実施例のダイポールアンテナ２においては、上記したように延長素子２５の幅あるいは延長素子２５の長さを変化させることにより比帯域を変化させることができる。延長素子２５の幅Δｘは、０．００２３λＨ以上の幅とすることが好適であり、延長素子２５の長さは、長さΔｙが約０．４８８λＨ以上となる延長素子２５の長さとするのが好適とされる。
Next, in the
The configuration of the dipole antenna 2-3 including the hot element 21-3 in the state where the length of the extension element 25 is the longest is shown in FIG. 13 (a), and it is folded back in the middle of the hot element 21 in FIG. 13 (a). The length from the outer edge to the edge of the tip of the extension element 25 is shown as Δy. Further, FIG. 13 (b) shows the configuration of the dipole antenna 2-4 including the hot element 21-4 in a state where the length Δy of the extension element 25 is shortened, and in FIG. 13 (b), the dipole antenna 2-4 is folded back in the middle of the hot element 21. The length from the outer edge to the edge of the tip of the extension element 25 is shown as Δy.
Then, the length Δy when the longest extension element 25 is used is 0.510λH, and the change characteristic of the specific band in the high frequency band of the 2000 MHz band when the length Δy is changed from 0.510λH to 0.394λH. Is shown in FIG. In FIG. 14, the horizontal axis is the length Δy and the vertical axis is the specific band [%]. Referring to FIG. 14, the specific band when the length Δy of the extension element 25 is changed from 0.510λH to 0.488λH is about 78% to 80%, but the extension is obtained. When the length Δy is changed from 0.488λH to 0.481λH by shortening the length of the element 25, the specific band drops sharply to 39%. Assuming that the threshold value of the specific band is 41.3%, which is the specific band of FH, a specific band of 41.3% is obtained when the length Δy is about 0.480 λH. Then, by shortening the length of the extension element 25, the specific band drops from about 39% to about 20% as the length Δy is changed from 0.481λH to 0.394λH. As described above, when the length Δy from the outer edge folded in the middle of the hot element 21 to the end edge of the tip of the extension element 25 is 0.481λH or less, the desired specific band of 41.3% cannot be obtained, and the length is long. By setting the length of the extension element 25 such that Δy is about 0.480λH or more, a specific band of 41.3% or more can be obtained in the high frequency band.
In the
［本発明の第５実施例］
次に、本発明にかかる第５実施例のダイポールアンテナ５の構成を図１５に示す。
図１５に示す本発明の第５実施例のダイポールアンテナ５は、高周波特性の良好なガラスエポキシ基板やテフロン（登録商標）基板等の角部が斜面で面取りされた細長い矩形状の基板５０を備え、図面上において基板５０はハッチングを施して示されており、この基板５０の一面に、細長い線状のホット素子５１と、平行に配置された細長い２本の線状のアース素子５２とがプリントパターンや貼着により形成されている。ホット素子５１のダイポールアンテナ５の中央側における一端に、ホット素子５１に給電するための幅広の矩形状とされたホット給電ランド５３が基板５０の一面に形成されている。ホット素子５１の一端をホット給電ランド５３に接続する部位には徐々に幅が広がって接続される勾配が形成されており、ホット素子５１は、ホット給電ランド５３から勾配を介して延伸された細長い線状の素子を備え、小型化を図るために線状の素子は中途が図面上において上から下に折り返されてコ字状の形状とされていると共に、開放端とされる他端が下から上に折り返されてコ字状の形状に形成されている。また、アース素子５２のダイポールアンテナ５の中央側における一端に、アース素子５２に給電するための幅広の矩形状とされたアース給電ランド５４が基板５０の一面に形成されている。アース素子５２は、アース給電ランド５４からホット素子５１とは反対側に延伸されている平行に配置された細長い２本の線状の素子を備え、小型化を図るために２本の線状の素子は中途が図面上において下から上の逆方向に折り返されてコ字状の形状に構成されている。この場合、２本の線状の素子はわずかな所定の間隔で対向するよう平行に配列されている。また、アース素子５２における２本の線状の素子の線幅は、第１実施例のアース素子１２より細くされて、共振周波数が高くなるようにしている。ホット給電ランド５３とアース給電ランド５４とはわずかな所定の間隔で対向するよう配置されている。なお、ホット給電ランド５３において、クロスハッチングして示す矩形状の接続部分に図示しない同軸ケーブルの芯線がハンダ付け等により接続され、アース給電ランド５４において、クロスハッチングして示す矩形状の接続部分に同軸ケーブルのシールド線材がハンダ付け等により接続されて、ホット素子５１とアース素子５２とに給電ケーブルから給電される。
[Fifth Example of the Present Invention]
Next, the configuration of the dipole antenna 5 of the fifth embodiment according to the present invention is shown in FIG.
The dipole antenna 5 of the fifth embodiment of the present invention shown in FIG. 15 includes an elongated
さらに、第５実施例のダイポールアンテナ５のホット素子５１においては、ホット素子５１が延伸されている側と反対側のホット給電ランド５３から延伸された延長素子５５が基板５０の一面に形成されている。延長素子５５は、上下に繰り返し折返された外観が矩形状のミアンダ素子５１ａから構成されている。延長素子５５をミアンダ素子５１ａで構成することにより、延長素子５５の長さを長くしても第５実施例のダイポールアンテナ５を小型化することができる。なお、延長素子５５を含むホット素子５１における線状の素子の上縁および延長素子５５の上縁の延長線上にアース素子５２における線状の素子の上縁がほぼ一致すると共に、ホット素子５１における線状の素子の下縁の延長線上にアース素子５２における線状の素子の下縁がほぼ一致するように、ホット素子５１と延長素子５５とアース素子５２とが配置されている。
Further, in the hot element 51 of the dipole antenna 5 of the fifth embodiment, the extension element 55 extended from the hot feeding land 53 on the side opposite to the side on which the hot element 51 is extended is formed on one surface of the
ここで、第５実施例のダイポールアンテナ５は第１実施例のダイポールアンテナ１と同様に比帯域が１６．５％となる８１４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚのＦＬと、比帯域が４１．３％となる１４２７．９ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚのＦＨとの２周波の帯域で使用される。第５実施例のダイポールアンテナ５において、ホット素子５１の他端におけるコ字状の形状の外縁からホット給電ランド５３の中央までの長さがＬ５０とされ、ホット素子５１の中途で折返された外縁から延長素子５５の先端の端縁までの長さがＬ５１とされ、アース素子５２における２本の線状の素子の開放端とされる他端からアース給電ランド５４の中央までの長さがＬ５２とされ、同じ幅とされるホット素子５１とアース素子５２との幅がＷ５０とされる。これらの寸法の一例を挙げると、ＦＬの下端の周波数（ここでは、８１４ＭＨｚ）の波長をλＬ、ＦＨの上端の周波数（ここでは、２１７０ＭＨｚ）の波長をλＨとした際に、Ｌ５０とＬ５２の長さは約０．５λＬであって約１．３λＨとされ、Ｌ５２の長さは約０．５λＨとされ、Ｗ５０の長さは約０．０２４λＬであって約０．０６５λＨとされる。また、上記した「わずかな所定の間隔」は、例えば約１ｍｍとされ、約０．００２７λＬであって約０．００７３λＨに相当する。なお、上記した寸法は波長を単位とした電気長で表わされており、基板５０上の波長は基板５０の比誘電率に応じて短縮される。すなわち、上記した寸法を実現する物理長は上記した寸法に波長短縮率を乗算した物理長となる。波長短縮率は基板５０の比誘電率をεとすると、１／√εとなる。
Here, the dipole antenna 5 of the fifth embodiment has an FL of 814 MHz to 960 MHz having a specific band of 16.5% and a specific band of 1427. It is used in a dual frequency band with an FH of 9 MHz to 2170 MHz. In the dipole antenna 5 of the fifth embodiment, the length from the U-shaped outer edge at the other end of the hot element 51 to the center of the hot power supply land 53 is L50, and the outer edge folded back in the middle of the hot element 51. The length from to the edge of the tip of the extension element 55 is L51, and the length from the other end of the ground element 52, which is the open end of the two linear elements, to the center of the ground feeding land 54 is L52. The width of the hot element 51 and the ground element 52 having the same width is W50. To give an example of these dimensions, when the wavelength of the lower end frequency of FL (here, 814 MHz) is λL and the wavelength of the upper end frequency of FH (here, 2170 MHz) is λH, the lengths of L50 and L52. The length is about 0.5λL and about 1.3λH, the length of L52 is about 0.5λH, and the length of W50 is about 0.024λL and about 0.065λH. Further, the above-mentioned "slight predetermined interval" is, for example, about 1 mm, which is about 0.0027λL and corresponds to about 0.0073λH. The above-mentioned dimensions are represented by the electric length in units of wavelength, and the wavelength on the
上記した寸法とされた時の第５実施例のダイポールアンテナ５のＶＳＷＲの周波数特性は、図８に示す第４実施例のダイポールアンテナ４におけるＶＳＷＲの周波数特性とほぼ同様となる。第５実施例のダイポールアンテナ５では、電圧定在波比が３．０以下となる周波数帯域には、ＦＬとＦＨとの全周波数帯域がほぼ含まれるようになる。このように、ＦＬとＦＨとにおいて広帯域の比帯域が得られるのは、延長素子５５をミアンダ素子５１ａで構成すると共に、アース素子５２を所定の間隔で対向する平行に配列された２本の線状の素子で構成したこと、および、ホット給電ランド５３とアース給電ランド５４とをわずかな所定の間隔で対向させて両者を容量結合したことによるものと考えられる。
上記したように、本発明にかかる第５実施例のダイポールアンテナ５は、長辺の長さが約０．２７λＬ、短辺の長さが約０．０２７λＬの矩形状の枠内に少なくともホット素子５１とアース素子５２と延長素子５５とが収まるように小型化されていることから、基板５０の一面にダイポールアンテナ５を形成しても、小型化することができる。
The frequency characteristics of VSWR of the dipole antenna 5 of the fifth embodiment when the dimensions are as described above are substantially the same as the frequency characteristics of VSWR of the
As described above, the dipole antenna 5 of the fifth embodiment according to the present invention is at least a hot element in a rectangular frame having a long side length of about 0.27λL and a short side length of about 0.027λL. Since the size is reduced so that the 51, the ground element 52, and the extension element 55 can be accommodated, the size can be reduced even if the dipole antenna 5 is formed on one surface of the
［本発明の第６実施例］
次に、本発明にかかる第７実施例のダイポールアンテナ６の構成を図１６に示す。
図１６に示す本発明の第７実施例のダイポールアンテナ６は、高周波特性の良好なガラスエポキシ基板やテフロン基板等の角部が丸く面取りされた細長い矩形状の基板６０を備え、図面上において基板６０はハッチングを施して示されており、この基板６０の一面に、細長い線状のホット素子６１と、中途から幅が広くされたアース素子６２とが形成されている。ホット素子６１のダイポールアンテナ６の中央側における一端に、ホット素子６１に給電するための幅広の矩形状とされたホット給電ランド６３が基板６０の一面に形成されている。ホット素子６１の一端をホット給電ランド６３に接続する部位には徐々に幅が広がって接続される勾配が形成されており、ホット素子６１は、ホット給電ランド６３から勾配を介して延伸された細長い線状の素子を備え、小型化を図るために線状の素子は中途が図面上において上から下に折り返されてコ字状の形状とされていると共に、開放端とされる他端が下から上に折り返されてコ字状の形状とされている。また、アース素子６２のダイポールアンテナ６の中央側における一端に、アース素子６２に給電するための幅広の矩形状とされたアース給電ランド６４が基板６０の一面に形成されている。アース素子６２は、アース給電ランド６４からホット素子６１とは反対側に延伸された線状の素子と、線状の素子から延伸されている横長の矩形状とされた幅広の素子とを備えている。アース素子６２における幅広の素子には、一部を矩形状に切り抜く切り抜き部６６が形成されており、切り抜き部６６の大きさを変えることで、アース素子６２のインピーダンス等の電気特性を変えることができる。ホット給電ランド６３とアース給電ランド６４とはわずかな所定の間隔で対向するよう配置されている。なお、ホット給電ランド６３において、クロスハッチングして示す矩形状の接続部分に図示しない同軸ケーブルの芯線がハンダ付け等により接続され、アース給電ランド６４において、クロスハッチングして示す矩形状の接続部分に同軸ケーブルのシールド線材がハンダ付け等により接続されて、ホット素子６１とアース素子６２とに給電ケーブルから給電される。
[Sixth Example of the Present Invention]
Next, the configuration of the
The
さらに、第６実施例のダイポールアンテナ６のホット素子６１においては、ホット素子６１が延伸されている側と反対側のホット給電ランド６３から延伸された幅広の横長とされた矩形状の延長素子６５が基板６０の一面に形成されている。延長素子６５をホット給電ランド６３に接続する部位には徐々に幅が広がって接続される勾配が形成されており、延長素子６５は、ホット給電ランド６３から勾配を介して延伸されている。延長素子６５は、アース素子６２における線状の素子にわずかな所定の間隔で対向するよう幅広に形成され、延長素子６５の先端縁はアース素子６２の矩形状とされた幅広の素子のアース給電ランド６４側の側部の縁とわずかな所定の間隔で対向している。このように、延長素子６５がアース素子６２にわずかな所定の間隔で対向することから、両者は容量結合されることになる。この容量結合により、ダイポールアンテナ６において容量成分が増加して共振周波数がずれることから、ホット素子６１を長くすることで生じさせた誘導成分で増加した容量成分を打ち消すことにより共振周波数のずれを抑制している。ホット素子６１を長くした部分が、ホット素子６１の開放端とされる他端において折り返されたコ字状の部分に相当している。このように、ホット素子６１の他端を折り返していることから、ホット素子６１の長さを長くしても第６実施例のダイポールアンテナ６を小型化することができる。なお、延長素子６５を含むホット素子６１における線状の素子の上縁の延長線上に、アース素子６２における幅広の素子の上縁がほぼ一致すると共に、ホット素子６１における線状の素子の下縁の延長線上に、アース素子６２における線状の素子の下縁および幅広の素子の下縁がほぼ一致するように、ホット素子６１と延長素子６５とアース素子６２とが配置されている。
Further, in the hot element 61 of the
ここで、第６実施例のダイポールアンテナ６は第１実施例のダイポールアンテナ１と同様に比帯域が１６．５％となる８１４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚのＦＬと、比帯域が４１．３％となる１４２７．９ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚのＦＨとの２周波の帯域で使用される。第６実施例のダイポールアンテナ６において、ホット素子６１の他端におけるコ字状の形状の外縁からホット給電ランド６３の中央までの長さがＬ６０とされ、ホット素子６１の中途で折返された外縁から延長素子６５の先端の端縁までの長さがＬ６１とされ、アース素子６２における幅広の素子の延長素子６５と対向する側縁から幅広の素子の周縁を回ってアース給電ランド６４の中央までの長さがＬ６２とされ、同じ幅とされるホット素子６１とアース素子６２との幅がＷ６０とされる。これらの寸法の一例を挙げると、ＦＬの下端の周波数（ここでは、８１４ＭＨｚ）の波長をλＬ、ＦＨの上端の周波数（ここでは、２１７０ＭＨｚ）の波長をλＨとした際に、Ｌ６０とＬ６２の長さは約０．５λＬであって約１．３λＨとされ、Ｌ６２の長さは約０．５λＨとされ、Ｗ６０の長さは約０．０２４λＬであって約０．０６５λＨとされる。また、上記した「わずかな所定の間隔」は、例えば約１ｍｍとされ、約０．００２７λＬであって約０．００７３λＨに相当する。なお、上記した寸法は波長を単位とした電気長で表わされており、基板６０上の波長は基板６０の比誘電率に応じて短縮される。すなわち、上記した寸法を実現する物理長は上記した寸法に波長短縮率を乗算した物理長となる。波長短縮率は基板６０の比誘電率をεとすると、１／√εとなる。
Here, the
上記した寸法とされた時の第６実施例のダイポールアンテナ６のＶＳＷＲの周波数特性は、図４に示す第２実施例のダイポールアンテナ２におけるＶＳＷＲの周波数特性とほぼ同様となる。第６実施例のダイポールアンテナ６では、電圧定在波比が３．０以下となる周波数帯域には、ＦＬとＦＨとの全周波数帯域がほぼ含まれるようになる。このように、ＦＬとＦＨとの全周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性が得られるのは、延長素子６５をアース素子６２にわずかな所定の間隔で対向させて両者を容量結合すると共に、ホット給電ランド６３とアース給電ランド６４とをわずかな所定の間隔で対向させて両者を容量結合したことによるものと考えられる。
上記したように、本発明にかかる第６実施例のダイポールアンテナ６は、長辺の長さが約０．２７λＬ、短辺の長さが約０．０２７λＬの矩形状の枠内に少なくともホット素子６１とアース素子６２と延長素子６５とが収まるように小型化されていることから、基板６０の一面にダイポールアンテナ６を形成しても、小型化することができる。
The frequency characteristics of the VSWR of the
As described above, the
［本発明の第７実施例］
次に、本発明にかかる第７実施例のダイポールアンテナ７の構成を図１７に示す。
図１６に示す本発明の第７実施例のダイポールアンテナ７は、高周波特性の良好なガラスエポキシ基板やテフロン基板等の角部が丸く面取りされた細長い矩形状の基板７０を備え、図面上において基板７０はハッチングを施して示されており、この基板７０の一面に、細長い線状のホット素子７１と、先端部にループ部７６が形成されたアース素子７２とが形成されている。ホット素子７１のダイポールアンテナ７の中央側における一端に、ホット素子７１に給電するための幅広の矩形状とされたホット給電ランド７３が基板７０の一面に形成されている。ホット素子７１は、ホット給電ランド７３から延伸された細長い線状の素子を備え、小型化を図るために線状の素子は中途が図面上において上から下に折り返されてコ字状の形状とされている。また、アース素子７２のダイポールアンテナ７の中央側における一端に、アース素子７２に給電するための幅広の矩形状とされたアース給電ランド７４が基板７０の一面に形成されている。アース素子７２は、アース給電ランド７４から延伸された線状の素子と、線状の素子の先端に形成された横長の矩形状のループ部７６を備えている。ホット給電ランド７３とアース給電ランド７４とはわずかな所定の間隔で対向するよう配置されている。なお、ホット給電ランド７３において、クロスハッチングして示す矩形状の接続部分に図示しない同軸ケーブルの芯線がハンダ付け等により接続され、アース給電ランド７４において、クロスハッチングして示す矩形状の接続部分に同軸ケーブルのシールド線材がハンダ付け等により接続されて、ホット素子７１とアース素子７２とに給電ケーブルから給電される。
[7th Example of the present invention]
Next, the configuration of the
The
さらに、第７実施例のダイポールアンテナ７のホット素子７１においては、ホット素子７１が延伸されている側と反対側のホット給電ランド７３から延伸された矩形ループ状とされた延長素子７５が基板７０の一面に形成されている。延長素子７５をホット給電ランド７３に接続する部位において、矩形ループ状の延長素子７５の一辺は徐々に幅が広がる斜辺とされている。延長素子７５の下側は、アース給電ランド７４からホット素子７１とは反対側に延伸されている線状のアース素子７２にわずかな所定の間隔で対向するよう配置され、延長素子７５の先端縁はアース素子７２の矩形状のループ部７６のアース給電ランド７４側の側部の縁とわずかな所定の間隔で対向している。このように、延長素子７５がアース素子７２にわずかな所定の間隔で対向することから、両者は容量結合されることになる。この容量結合により、ダイポールアンテナ７において容量成分が増加して共振周波数がずれることから、ホット素子７１を長くすることで生じさせた誘導成分で増加した容量成分を打ち消すことにより共振周波数のずれを抑制している。ホット素子７１の長さを長くしても第７実施例のダイポールアンテナ７を小型化することができる。なお、延長素子７５を含むホット素子７１における線状の素子の上縁の延長線上に、アース素子７２におけるループ部７６の上縁がほぼ一致すると共に、ホット素子７１における線状の素子の下縁の延長線上に、アース素子７２における線状の素子の下縁およびループ部７６の下縁がほぼ一致するように、ホット素子７１と延長素子７５とアース素子７２とが配置されている。
Further, in the hot element 71 of the
第７実施例のダイポールアンテナ７は、第６実施例のダイポールアンテナ６におけるホット素子６１およびアース素子７２の線状の素子のパターン幅を細くしたダイポールアンテナとされている。パターン幅を細くすると容量成分が減少することから、第７実施例のダイポールアンテナ７では、ホット素子７１の全長を短くすることができる。この結果、第６実施例のダイポールアンテナ６のホット素子６１における他端が下から上に折り返されてコ字状の形状とされている部分を省略することができる。
ここで、第７実施例のダイポールアンテナ７は第１実施例のダイポールアンテナ１と同様に比帯域が１６．５％となる８１４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚのＦＬと、比帯域が４１．３％となる１４２７．９ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚのＦＨとの２周波の帯域で使用される。第７実施例のダイポールアンテナ７において、ホット素子７１の他端の先端である開放端からホット給電ランド７３の中央までの長さがＬ７０とされ、ホット素子７１の中途で折返された外縁から延長素子７５の先端の端縁までの長さがＬ７１とされ、アース素子７２におけるループ部７６の延長素子７５と対向する側縁から幅広の素子の周縁を回ってアース給電ランド７４の中央までの長さがＬ７２とされ、同じ幅とされるホット素子７１とアース素子７２との幅がＷ７０とされる。これらの寸法の一例を挙げると、ＦＬの下端の周波数（ここでは、８１４ＭＨｚ）の波長をλＬ、ＦＨの上端の周波数（ここでは、２１７０ＭＨｚ）の波長をλＨとした際に、Ｌ７０とＬ７２の長さは約０．５λＬであって約１．３λＨとされ、Ｌ７２の長さは約０．５λＨとされ、Ｗ７０の長さは約０．０２４λＬであって約０．０６５λＨとされる。また、上記した「わずかな所定の間隔」は、例えば約１ｍｍとされ、約０．００２７λＬであって約０．００７３λＨに相当する。なお、上記した寸法は波長を単位とした電気長で表わされており、基板７０上の波長は基板７０の比誘電率に応じて短縮される。すなわち、上記した寸法を実現する物理長は上記した寸法に波長短縮率を乗算した物理長となる。波長短縮率は基板７０の比誘電率をεとすると、１／√εとなる。
The
Here, the
この寸法とされた時の第７実施例のダイポールアンテナ６のＶＳＷＲの周波数特性は、図４に示す第２実施例のダイポールアンテナ２におけるＶＳＷＲの周波数特性とほぼ同様となる。第７実施例のダイポールアンテナ７では、電圧定在波比が３．０以下となる周波数帯域には、ＦＬとＦＨとの全周波数帯域がほぼ含まれるようになる。このように、ＦＬとＦＨとの全周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性が得られるのは、延長素子７５をアース素子７２にわずかな所定の間隔で対向させて両者を容量結合すると共に、ホット給電ランド７３とアース給電ランド７４とをわずかな所定の間隔で対向させて両者を容量結合したことによるものと考えられる。
上記したように、本発明にかかる第７実施例のダイポールアンテナ７は、長辺の長さが約０．２７λＬ、短辺の長さが約０．０２７λＬの矩形状の枠内に少なくともホット素子７１とアース素子７２と延長素子７５とが収まるように小型化されていることから、基板７０の一面にダイポールアンテナ７を形成しても、小型化することができる。
The frequency characteristics of VSWR of the
As described above, the
［本発明の第８実施例］
次に、本発明にかかる第８実施例のダイポールアンテナ８の構成を図１８に示す。
図１８に示す本発明の第８実施例のダイポールアンテナ８は、第７実施例のダイポールアンテナ７の横方向の長さを短縮したダイポールアンテナに相当している。第８実施例のダイポールアンテナ８は、基板７０の横方向の長さを短縮したハッチングを施して示す基板８０を備え、この基板８０の一面に、ホット素子７１とアース素子７２とほぼ同様の形状のホット素子８１とループ部８６を有するアース素子８２とが形成されている。基板８０の横方向の長さが短縮されていることから、小型化を図るためにホット素子８１の開放端とされる他端が下から上に折り返されてコ字状の形状とされている。また、ホット給電ランド７３とアース給電ランド７４と同様の形状および機能とされたホット給電ランド８３とアース給電ランド８４とが基板８０の一面に形成されている。ホット給電ランド８３からは、延長素子７５と同様の延長素子８５が延伸されて形成されている。
[Eighth Example of the Present Invention]
Next, the configuration of the
The
また、延長素子８５の下側は、アース給電ランド８４からホット素子８１とは反対側に延伸された線状のアース素子８２にわずかな所定の間隔で対向するよう配置され、延長素子８５の先端縁はアース素子８２の矩形状のループ部８６のアース給電ランド８４側の側部の縁とわずかな所定の間隔で対向している。このように、延長素子８５がアース素子８２にわずかな所定の間隔で対向することから、両者は容量結合されることになる。この容量結合により、ダイポールアンテナ８において容量成分が増加して共振周波数がずれることから、ホット素子８１を長くすることで生じさせた誘導成分で増加した容量成分を打ち消すことにより共振周波数のずれを抑制している。ホット素子８１の他端はコ字状に折り返されていることから、ホット素子８１の長さを長くしても第８実施例のダイポールアンテナ８を小型化することができる。なお、延長素子８５を含むホット素子８１における線状の素子の上縁の延長線上に、アース素子８２におけるループ部８６の上縁がほぼ一致すると共に、ホット素子８１における線状の素子の下縁の延長線上に、アース素子８２における線状の素子の下縁およびループ部８６の下縁がほぼ一致するように、ホット素子８１と延長素子８５とアース素子８２とが配置されている。
Further, the lower side of the extension element 85 is arranged so as to face the linear ground element 82 extending from the ground feeding land 84 to the side opposite to the hot element 81 at a slight predetermined interval, and the tip of the extension element 85 is formed. The edge faces the edge of the side portion of the rectangular loop portion 86 of the ground element 82 on the ground feeding land 84 side at a slight predetermined interval. In this way, since the extension element 85 faces the ground element 82 at a slight predetermined interval, both are capacitively coupled. Due to this capacitive coupling, the capacitive component increases in the
ここで、第８実施例のダイポールアンテナ８は第１実施例のダイポールアンテナ１と同様に比帯域が１６．５％となる８１４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚのＦＬと、比帯域が４１．３％となる１４２７．９ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚのＦＨとの２周波の帯域で使用される。第８実施例のダイポールアンテナ８における各部の長さは、第７実施例のダイポールアンテナ７の各部の長さと同様とされており、第８実施例のダイポールアンテナ８のＶＳＷＲの周波数特性は、第７実施例のダイポールアンテナ６のＶＳＷＲの周波数特性と同様となっている。
Here, the
以上説明した本発明にかかる実施例のダイポールアンテナにおいて、本発明の実施例の各ダイポールアンテナにおける使用周波数帯域や寸法などの値は、上記記載した値に限定されるものではなく、各ダイポールアンテナにおいて上記記載した機能および作用と同等の機能および作用を奏することができる値とされていれば、上記記載した値に限定されるものではない。すなわち、寸法の値には、上記記載した値の上下に許容範囲があり、この許容範囲は各ダイポールアンテナにおいて上記記載した機能および作用と同等の機能および作用を奏する範囲とされている。
以上説明した本発明にかかる第５実施例ないし第８実施例のダイポールアンテナは、高周波特性の良好なガラスエポキシ基板やテフロン基板等の基板の一面にプリントパターンや貼着によりダイポールアンテナの各素子を基板の一面に装着している。そして、第１実施例ないし第４実施例のダイポールアンテナにおいても、高周波特性の良好なガラスエポキシ基板やテフロン基板等の基板の一面にプリントパターンや貼着によりダイポールアンテナの各素子を基板の一面に装着することができる。なお、他の樹脂やガラスを用いた基板としてもよく、さらに、基板を屈曲可能な素材からなるフレキシブル基板とすることもできる。ここで、第１実施例ないし第４実施例のダイポールアンテナにおける上記した寸法は波長を単位とした電気長で表わされており、基板上の波長は基板の比誘電率に応じて短縮されることから、基板の一面に第１実施例ないし第４実施例のダイポールアンテナを装着した場合は、上記した寸法に波長短縮率を乗算した物理長となる。波長短縮率は基板の比誘電率をεとすると、１／√εで表される。
In the dipole antenna of the embodiment according to the present invention described above, the values such as the frequency band used and the dimensions of each dipole antenna of the embodiment of the present invention are not limited to the values described above, and the dipole antennas of the present invention are not limited to the values described above. The value is not limited to the value described above as long as it is a value capable of exhibiting a function and action equivalent to the function and action described above. That is, the dimensional value has a permissible range above and below the above-described value, and this permissible range is set to be a range in which each dipole antenna exhibits a function and action equivalent to the above-described function and action.
In the dipole antennas of the fifth to eighth embodiments according to the present invention described above, each element of the dipole antenna is attached to one surface of a substrate such as a glass epoxy substrate or a Teflon substrate having good high frequency characteristics by a printed pattern or attachment. It is mounted on one side of the board. Also, in the dipole antennas of the first to fourth embodiments, each element of the dipole antenna is placed on one surface of the substrate by a printed pattern or sticking on one surface of a substrate such as a glass epoxy board or a Teflon substrate having good high frequency characteristics. Can be installed. A substrate using another resin or glass may be used, and the substrate may be a flexible substrate made of a bendable material. Here, the above-mentioned dimensions of the dipole antennas of the first to fourth embodiments are represented by the electric length in wavelength units, and the wavelength on the substrate is shortened according to the relative permittivity of the substrate. Therefore, when the dipole antennas of the first to fourth embodiments are mounted on one surface of the substrate, the physical length is obtained by multiplying the above dimensions by the wavelength shortening rate. The wavelength shortening rate is expressed as 1 / √ε, where ε is the relative permittivity of the substrate.
本発明にかかる各実施例のダイポールアンテナは、長辺の長さが約０．２７λＬ、短辺の長さが約０．０２７λＬの矩形状の枠内に少なくともホット素子とアース素子と延長素子とが収まるように小型化されていることから、基板の一面にプリントパターンや貼着によりダイポールアンテナを形成しても小型化することができる。なお、ホット素子とアース素子とにおけるプリントパターンのパターン幅を太くすることができる。この場合、パターン幅を太くすると容量成分が増加することから素子の全長を長くすることにより誘導成分を増加させて増加した容量成分を打ち消すことができる。また、ホット素子とアース素子とにおけるプリントパターンのパターン幅を細くすることができる。この場合、パターン幅を細くすると容量成分が減少することから素子の全長を短くすることにより誘導成分を減少させて減少した容量成分を打ち消すことができる。このように、素子のパターン幅と全長を調整することで、共振周波数を調整することができる。
本発明にかかる各実施例のダイポールアンテナにおいて、ホット素子の開放端とされる先端部のコ字状あるいはＬ字状の折り返しの部位は、電気的特性の微調整用に用意された部位であり、実施の形態に応じて先端を長くしたり、先端を切って短くすることにより電気的調整を行うようにしてもよい。すなわち、ホット素子の開放端とされる先端部のコ字状あるいはＬ字状の折り返しの部位の形状は、実施の態様に応じて各実施例の図面に示した形状と異なるようにしてもよい。
The dipole antenna of each embodiment according to the present invention has at least a hot element, an earth element, and an extension element in a rectangular frame having a long side length of about 0.27λL and a short side length of about 0.027λL. Since the size is reduced so that the antenna can be accommodated, the size can be reduced even if a dipole antenna is formed on one surface of the substrate by a printed pattern or sticking. The pattern width of the print pattern in the hot element and the ground element can be increased. In this case, since the capacitance component increases when the pattern width is increased, the induced component can be increased by increasing the overall length of the device to cancel the increased capacitance component. Further, the pattern width of the print pattern in the hot element and the ground element can be narrowed. In this case, since the capacitance component is reduced when the pattern width is narrowed, the induced component can be reduced and the reduced capacitance component can be canceled by shortening the total length of the element. In this way, the resonance frequency can be adjusted by adjusting the pattern width and the total length of the element.
In the dipole antenna of each embodiment according to the present invention, the U-shaped or L-shaped folded portion of the tip portion, which is the open end of the hot element, is a portion prepared for fine adjustment of electrical characteristics. Depending on the embodiment, the tip may be lengthened or the tip may be cut and shortened to perform electrical adjustment. That is, the shape of the U-shaped or L-shaped folded portion of the tip portion, which is the open end of the hot element, may be different from the shape shown in the drawings of each embodiment depending on the embodiment. ..
また、上記の説明では、本発明の第２実施例のダイポールアンテナにおいては延長素子の幅あるいは長さを変化させることにより比帯域を変化できると説明したが、本発明の第１実施例のダイポールアンテナにおいても延長素子の幅あるいは長さを変化させることにより比帯域を変化できる。さらに、上記の説明では、本発明の第４実施例のダイポールアンテナにおいてはホット素子の長さＬｈとアース素子の長さＬｅとの比であるＬｈ／Ｌｅを変化させることにより利得を変化することができると説明したが、本発明の第１実施例ないし第３実施例のダイポールアンテナにおいてもホット素子の長さＬｈとアース素子の長さＬｅとの比であるＬｈ／Ｌｅを変化させることにより利得を変化することができる。
さらにまた、上記の説明では、本発明の第４実施例のダイポールアンテナにおいては、わずかな所定の間隔（例えば約１ｍｍ）で対向するよう平行に配列された２本の線状の素子からアース素子を構成すると説明したが、本発明の第１実施例ないし第３実施例のダイポールアンテナにおいても、アース素子を、わずかな所定の間隔で対向するよう平行に配列された２本の線状の素子から構成することにより、ＦＬとＦＨとにおいて広帯域の比帯域が得られるようになる。
Further, in the above description, in the dipole antenna of the second embodiment of the present invention, the specific band can be changed by changing the width or length of the extension element, but the dipole of the first embodiment of the present invention has been described. Also in the antenna, the specific band can be changed by changing the width or length of the extension element. Further, in the above description, in the dipole antenna of the fourth embodiment of the present invention, the gain is changed by changing Lh / Le, which is the ratio of the length Lh of the hot element to the length Le of the ground element. However, even in the dipole antennas of the first to third embodiments of the present invention, by changing the ratio Lh / Le of the length Lh of the hot element and the length Le of the ground element, The gain can be changed.
Furthermore, in the above description, in the dipole antenna of the fourth embodiment of the present invention, two linear elements arranged in parallel so as to face each other at a slight predetermined distance (for example, about 1 mm) are connected to a ground element. However, in the dipole antennas of the first to third embodiments of the present invention, the ground elements are arranged in parallel so as to face each other at a slight predetermined interval. By configuring from, a wide band specific band can be obtained in FL and FH.
１〜８，２−３，２−４，４−１，４−２ ダイポールアンテナ、１１，２１，３１，４１，４１−１，４１−２，５１，６１，７１，８１ ホット素子、１２，２２，２２’，３２，４２，４２−１，４２−２，５２，６２，７２，８２ アース素子、１３，２３，３３，４３，５３，６３，７３，８３ ホット給電ランド、１４，２４，３４，４４，５４，６４，７４，８４ アース給電ランド、１５，２５，３５，４５，５５，６５，７５，８５ 延長素子、３１ａ，４１ａ，５１ａ ミアンダ素子、５０，６０，７０，８０ 基板、６６ 切り抜き部、７６，８６ ループ部、９０，１００，１１０，１２０，１３０ ダイポールアンテナ、９１，１０１，１１１，１２１，１３１ ホット素子、９１ａ 突出部、９２，１０２，１１２，１２２，１３２ アース素子、９２ａ 突出部、９３ 給電ケーブル、１０３、１１３，１２３，１３３ ホット給電ランド、１０４、１１４，１２４，１３４ アース給電ランド、１２５，１３５ 延長素子
1-8,2-3,2-4,4-1,4-2
Claims (8)
コ字状に折り返されている前記ホット素子と、
一端が前記ホット素子の一端と対向されて配置されると共に、前記ホット素子とは逆方向に折り返されている前記アース素子と、
前記ホット素子の一端に幅広の形状に形成されている給電用のホット給電ランドと、
前記アース素子の一端に幅広の形状に形成され、前記ホット給電ランドに対向されて配置される給電用のアース給電ランドとを備え、
前記ホット給電ランドの開放端から前記アース素子に向かって延伸する延長素子が形成され、該延長素子は前記アース素子と対向して配置されて、前記低周波帯および前記高周波帯の周波数帯域が、所定の値を示す電圧定在波比の周波数帯域にほぼ含まれるようになることを特徴とするダイポールアンテナ。 It is a dipole antenna equipped with a hot element and an earth element, and the frequency band used is a two-frequency band of a low frequency band and a high frequency band.
The hot element folded back in a U shape and
The earth element, one end of which is arranged so as to face one end of the hot element and is folded back in the direction opposite to that of the hot element.
A hot power supply land for power supply, which is formed in a wide shape at one end of the hot element,
A ground power supply land for power supply, which is formed in a wide shape at one end of the ground element and is arranged so as to face the hot power supply land, is provided.
An extension element extending from the open end of the hot feeding land toward the ground element is formed, and the extension element is arranged to face the ground element so that the low frequency band and the high frequency band have frequency bands. A dipole antenna characterized in that it is almost included in the frequency band of a voltage standing wave ratio showing a predetermined value.
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