JP2022036758A

JP2022036758A - 多共振アンテナ

Info

Publication number: JP2022036758A
Application number: JP2020141128A
Authority: JP
Inventors: 知久岸本; Tomohisa Kishimoto
Original assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Current assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Priority date: 2020-08-24
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2022-03-08

Abstract

【課題】小型化されても広帯域性が確保される多共振アンテナを提供する。
【解決手段】基板１０のおもて面に、第１素子１１ａと、下端が第１素子１１ａの下部に接続されている第２素子１１ｂとを備えるホット素子１１と、第１素子１１ａに近接した第１アース素子１２ａとが形成され、基板１０の裏面に第２アース素子１２ｂが形成される。第１素子１１ａの下端と、第１アース素子１２ａの下端が接続されている第１グランド１３ａに同軸ケーブル１４から給電される。上端が第１グランド１３ａに接続され同軸ケーブル１４とほぼ平行に延伸された所定長の金属素子１５が設けられており、金属素子１５の作用により、小型化されても広帯域性が確保される。
【選択図】図１

Description

本発明は、小型かつ広帯域なアンテナに関し、特に通信モジュール用のアンテナに適用して好適な多共振アンテナに関するものである。

従来の小型化された多共振アンテナが特許文献１に開示されており、特許文献１の従来の多共振アンテナの構成を図９および図１０に示す。図９は従来の多共振アンテナ１００のおもて面の構成を示す図であり、図１０は従来の多共振アンテナ１００の裏面の構成を示す図である。
これらの図に示す多共振アンテナ１００は、高周波特性の良好な絶縁性の基板１１０にプリントパターンを形成することにより構成されている。基板１００は縦方向に細長い矩形状とされ、縦方向の一側辺の上部と下部とにそれぞれ凹部１１０ａが形成され、下部には楕円状の孔部１１０ｂが形成されている。基板１１０のおもて面にはホット素子１１１と第１アース素子１１２ａと第１グランド１１３ａとが形成されている。ホット素子１１１は、基板１００のほぼ中央部に縦方向に直線状に形成された第１素子１１１ａと、一端が第１素子１１１ａの下部に接続されているＬ字状の第２素子１１１ｄとで構成され、第１素子１１１ａの先端部には矩形ループ状のループ部１１１ｂが形成され、中途にはミアンダライン１１１ｃが形成されている。第１アース素子１１２ａは、第１素子１１１ａに近接して平行に縦方向に形成され、その先端はループ部１１１ｂの下面と対向している。第１アース素子１１２ａの下端は第１グランド１１３ａに接続されており、第１グランド１１３ａは基板１１０のおもて面の下部に孔部１１０ｂを取り囲んでほぼ基板１１０の横幅一杯に形成されている。ホット素子１１１はユニポールアンテナを構成しており、第２素子１１１ｄが接続されている第１素子１１１ａの下端と第１グランド１１３ａ間に同軸ケーブル１１４から給電されている。この場合、同軸ケーブル１１４の芯線１１４ａが第１素子１１１ａの下端にハンダ付けされ、同軸ケーブル１１４の編組線１１４ｂが第１グランド１１３ａにハンダ付けされて給電されている。

図１０に示すように、基板１１０の裏面には基板１１０を挟んで第１アース素子１１２ａと対向するように第２アース素子１１２ｂが縦方向に形成されており、第２アース素子１１２ｂの下端は第２グランド１１３ｂに接続されている。第２グランド１１３ｂは基板１１０の裏面の下部に孔部１１０ｂを取り囲むようにほぼ基板１１０の横幅一杯に形成されている。なお、孔部１１０ｂはスルーホールとされており、第１アース素子１１２ａと第２アース素子１１２ｂとは孔部１１０ｂのスルーホールで電気的に接続されている。
第１素子１１１ａおよび第２素子１１１ｄは、その電気長が約１／４波長に相当する周波数に共振し、第１アース素子１１２ａおよび第２アース素子１１２ｂも、その電気長が約１／４波長に相当する周波数に共振するようになる。この場合、第１素子１１１ａの電気長が一番長く、次いで第１アース素子１１２ａの電気長が長く、次いで第２アース素子１１２ｂの電気長が長く、第２素子１１１ｄの電気長が一番短くされて、第１素子１１１ａと第２素子１１１ｄと第１アース素子１１２ａと第２アース素子１１２ｂとは、それぞれ異なる周波数で共振するようになる。これにより、多共振アンテナ１００は複数の周波数で共振するようになる。

従来の多共振アンテナ１００の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性の一例を図１１に示す。図１１を参照すると、８２４ＭＨｚないし１０２６ＭＨｚの低域の周波数帯域において約３以下のＶＳＷＲが得られている。この時の中心周波数は９２５ＭＨｚとなり、帯域幅は２０２ＭＨｚが得られ、低域の比帯域は約２１．８％が得られている。また、１１８６ＭＨｚないし２７６１ＭＨｚの高域の周波数帯域において約３以下のＶＳＷＲが得られている。この時の中心周波数は１９７３．５ＭＨｚとなり、帯域幅は１５７５ＭＨｚが得られ、高域の比帯域は約７９．８％が得られている。従来の多共振アンテナ１００は、図１１に示すように複数の帯域に共振するようになり、この広帯域の周波数帯域を利用する各種通信方式において動作するようになる。

特開２０１５－４３５０４号公報

近年、ＩｏＴ（Internet of Things）の普及に伴い、多種多様な機器に接続され、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）等の通信回線の多様化によりアンテナを搭載する通信モジュールも様々な周波数帯域をカバーし、グローバルに対応している。アンテナにもグローバル周波数に対応した広帯域性が要求されている。また、様々な機器に搭載、設置環境の省スペース化に伴い、小型化かつ高利得なアンテナが要求されている。例えば、グローバル的なＬＴＥの普及に伴い、６９９ＭＨｚ－９６０ＭＨｚ、１４２７ＭＨｚ－２６９０ＭＨｚと広帯域で動作するアンテナが必要とされる。この場合、一般的に小型化と性能は相反するため、小型化すると必要とする広帯域性や利得を確保できなくなるおそれがある。

しかしながら、例えばＩｏＴ／Ｍ２Ｍ（Machine to Machine）通信モジュールが搭載される機器に外付とされるアンテナとして、小型化されても広帯域性が確保されるアンテナが求められている。
そこで、本発明は小型化されても広帯域性が確保される多共振アンテナを提供することを目的としている。

本発明にかかる多共振アンテナは、縦方向に細長い矩形状の基板と、上端にループ部が形成されている直線状の第１素子と、下端が前記第１素子の下部に接続されているＬ字状の第２素子とを少なくとも備え、前記基板の一面に形成されているホット素子と、前記基板の一面に形成されている第１グランドに下端が接続され、上端が前記ループ部の下面に対面すると共に、前記第１素子に近接してほぼ平行に前記基板の一面に形成されている第１アース素子と、前記基板の他面の下部に形成されて前記第１グランドと接続される第２グランドに下端が接続され、前記基板を挟んで前記第１アース素子に対向するよう前記基板の他面に形成されている第２アース素子と、前記第１素子の下端と前記第１グランドとの間に給電すると共に、前記基板から下方向に延伸している給電ケーブルと、前記給電ケーブルとほぼ平行に前記基板から下方向に延伸されると共に、上端が前記第１グランドに接続され、使用周波数帯域内の所定の周波数の波長をλとした際に約λ／４の長さとされている金属素子とを備えることを最も主要な特徴としている。
また、本発明にかかる多共振アンテナにおいて、前記第１素子とほぼ平行に形成されていると共に、下端が前記第２素子の上端に対面しており、前記基板の一面に形成されている第１無給電素子と、前記基板を挟んで前記第１素子に対向するよう前記基板の他面に形成されている第２無給電素子および第３無給電素子とをさらに備えてもよい。
さらに、本発明にかかる多共振アンテナにおいて、前記給電ケーブルおよび前記金属素子が同軸ケーブルで構成されており、前記金属素子を構成する同軸ケーブルは、上端において芯線と編組線とが短絡されて前記第１グランドに接続され、下端において芯線と編組線とが開放されて、前記金属素子は、前記編組線から構成される第１金属素子と、前記芯線から構成される第２金属素子とからなり、前記第１金属素子と前記第２金属素子とにおける共振周波数が異なっている。
さらにまた、本発明にかかる多共振アンテナにおいて、前記金属素子と前記給電ケーブルとがブッシュに保持されて、前記金属素子が前記給電ケーブルに所定間隔でほぼ平行に配置されてもよい。

本発明の多共振アンテナは、給電ケーブルとほぼ平行に延伸されると共に、上端が第１グランドに接続され、使用周波数帯域内の所定の周波数の波長をλとした際に約λ／４の長さとされている金属素子を備えている。また、本発明の多共振アンテナは、第１無給電素子が基板の一面に形成され、第２無給電素子および第３無給電素子が基板の一面に形成されている。これにより、本発明の多共振アンテナは、小型化されても広帯域性が確保される多共振アンテナとすることができる。

本発明の第１実施例にかかる多共振アンテナの構成を示す正面図である。本発明の第１実施例にかかる多共振アンテナの構成を示す背面図である。本発明の第１実施例にかかる多共振アンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。本発明の第２実施例にかかる多共振アンテナの構成を示す正面図である。本発明の第２実施例にかかる多共振アンテナの構成を示す背面図である。本発明の第２実施例にかかる多共振アンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。本発明の第３実施例にかかる多共振アンテナの構成を示す正面図である。本発明の第３実施例の多共振アンテナにおける固定ブッシュの構成を示す斜視図、正面図、側面図、上面図、下面図である。従来の共振アンテナの構成を示す正面図である。従来の共振アンテナの構成を示す背面図である。従来の多共振アンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。

＜第１実施例＞
本発明の第１実施例の多共振アンテナ１の構成を示す正面図を図１に示し、本発明の第１実施例の多共振アンテナ１の構成を示す背面図を図２に示す。
これらの図に示す第１実施例の多共振アンテナ１は、高周波特性の良好な絶縁性の基板１０にプリントパターンを形成することにより構成されている。基板１０は縦方向に細長い矩形状とされ、４つの角部は所定の径のアール部とされ、縦方向の一側辺の上部と下部とにそれぞれ凹部１０ａが形成され、下部のほぼ中央部に段面が楕円状の孔部１０ｂが形成されている。図１に示す基板１０のおもて面にはホット素子１１と第１アース素子１２ａと第１グランド１３ａとが形成されている。ホット素子１１は、基板１０のほぼ中央部に縦方向に直線状に形成された第１素子１１ａと、一端が第１素子１１ａの下部に接続されているＬ字状の第２素子１１ｄとで構成され、第１素子１１ａの先端部には矩形ループ状のループ部１１ｂが形成され、第１素子１１ａの中途にはミアンダライン１１ｃが形成されている。第１アース素子１２ａは、第１素子１１ａに近接して平行に縦に細長い形状で形成され、その先端はループ部１１ｂの下面と対向している。第１アース素子１２ａの下端は第１グランド１３ａに接続されており、第１グランド１３ａは基板１０のおもて面の下端部に孔部１０ｂを取り囲むようにほぼ基板１０の横幅一杯に形成されている。ホット素子１１はユニポールアンテナを構成しており、第２素子１１ｄが接続されている第１素子１１ａの下端と第１グランド１３ａ間に給電ケーブルとされる同軸ケーブル１４から給電されている。この場合、同軸ケーブル１４の芯線１４ａが第１素子１１ａの下端にハンダ付けされ、同軸ケーブル１４の編組線１４ｂが第１グランド１３ａにハンダ付けされて給電されている。そして、同軸ケーブル１４とほぼ平行に基板１０から下方向に延伸される金属素子１５が設けられている。金属素子１５の上端は第１グランド１３ａにハンダ付けされて接続されており、金属素子１５は第１グランド１３ａから下方へ延伸されている。金属素子１５は、例えば同軸ケーブル１４と同じ同軸ケーブルを用いることができる。この場合、同軸ケーブルの一端において芯線と編組線とを短絡して第１グランド１３ａにハンダ付けする。この同軸ケーブルの他端においては芯線は編組線に短絡せずに開放させる。これにより、金属素子１５は同軸ケーブルの編組線で構成される第１金属素子と、同軸ケーブルの芯線で構成される第２金属素子との２本から構成されることになる。

図２に示すように、基板１０の裏面には基板１０を挟んで第１アース素子１２ａと対向するように第２アース素子１２ｂが縦に細長い形状で形成されており、第２アース素子１２ｂの下端は第２グランド１３ｂに接続されている。第２グランド１３ｂは基板１０の裏面の下端部に孔部１０ｂを取り囲むようにほぼ基板１０の横幅一杯に形成されている。なお、孔部１０ｂはスルーホールとされており、第１アース素子１２ａと第２アース素子１２ｂとは孔部１０ｂのスルーホールで電気的に接続されている。
なお、第１アース素子１２ａは第１素子１１ａに電磁結合するよう近接され、第２アース素子１２ｂも第１素子１１ａに電磁結合するよう近接されている。

第１素子１１ａおよび第２素子１１ｄは、その電気長が約１／４波長に相当する周波数に共振し、第１アース素子１２ａおよび第２アース素子１２ｂも、その電気長が約１／４波長に相当する周波数に共振するようになる。この場合、第１素子１１ａの電気長が一番長く、次いで第１アース素子１２ａの電気長が長く、次いで第２アース素子１２ｂの電気長が長く、第２素子１１ｄの電気長が一番短くされて、第１素子１１ａと第２素子１１ｄと第１アース素子１２ａと第２アース素子１２ｂとは、それぞれ異なる周波数で共振するようになる。また、金属素子１５の長さＬ１は、第１実施例の多共振アンテナ１の使用周波数帯域内の所定の周波数の波長をλとした際に約λ／４の長さとされている。これにより、第１実施例の多共振アンテナ１は複数の周波数で共振すると共に、金属素子１５の作用により広帯域で動作するようになる。

なお、第１実施例の多共振アンテナ１は、テフロン（登録商標）基板やガラスエポキシ基板等の高周波特性の良好な絶縁性の基板１０のおもて面と裏面とにプリントパターンを形成することにより構成されている。この場合、基板１０のおもて面と裏面とにプリントパターンにより形成された第１アース素子１２ａおよび第２アース素子１２ｂと、第１アース素子１２ａおよび第２アース素子１２ｂとは基板１０の誘電率の影響を受けて波長が短縮される。波長が短縮された場合は、電気長で表した各素子の長さは、波長短縮された分だけ物理長より短くなる。

第１実施例の多共振アンテナ１において、上端にループ部１１ｂを備え中途にミアンダライン１１ｃが挿入された第１素子１１ａの電気長Ａは、７００ＭＨｚの波長をλ_１とした時に約０．３λ_１とされ、第１素子１１ａの下端からループ部１１ｂの上端までの電気長Ｂは、８００ＭＨｚの波長をλ_２とした時に約０．２２λ_２とされる。第１アース素子１２ａの電気長Ｃは、１０００ＭＨｚの波長をλ_３とした時に電気長Ｃは約０．１６λ_３とされる。第２素子１１ｄの電気長Ｄは、１７００ＭＨｚの波長をλ_６とした時に約０．１７λ_６とされる。第２アース素子１２ｂの電気長Ｅは、１２５０ＭＨｚの波長をλ_４とした時に約０．１２λ_４とされる。
また、同軸ケーブルで構成した金属素子１５の長さＬ１は、例えば、６８ｍｍとされる。すると、金属素子１５を構成する同軸ケーブルの編組線の長さが６８ｍｍとなり、金属素子１５における編組線からなる上記第１金属素子は約１１０２．９ＭＨｚで共振する。また、芯線と編組線との間には絶縁体が介在されており、絶縁体の誘電率の影響を受けて芯線上の波長が短縮される。同軸ケーブルの絶縁体による短縮率を０．６７とすると、金属素子１５における芯線からなる上記第２金属素子は約７３８．９ＭＨｚで共振する。

第１実施例の多共振アンテナ１の各寸法が上記寸法とされた際の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図３に示す。図３において、横軸は周波数軸とされ縦軸はＶＳＷＲの軸とされて、７００ＭＨｚ～２９１２ＭＨｚにおけるＶＳＷＲの周波数特性が示されている。図３を参照すると、７０６ＭＨｚないし１０４２ＭＨｚの低域の周波数帯域において約３．００以下のＶＳＷＲが得られ、この時の中心周波数は８７４ＭＨｚとなり、帯域幅は３３６ＭＨｚが得られ、低域の比帯域は約３８．４％が得られている。このように、従来の多共振アンテナ１００に比べて第１実施例の多共振アンテナ１では、低域の帯域幅は広帯域化され比帯域も拡大されていることが分かる。
また、１１９３ＭＨｚないし２８００ＭＨｚの高域の周波数帯域において約３．００以下のＶＳＷＲが得られている。この時の中心周波数は１９９６．５ＭＨｚとなり、帯域幅は１６０７ＭＨｚが得られ、高域の比帯域は約８０．５％が得られている。このように、従来の多共振アンテナ１００に比べて第１実施例の多共振アンテナ１では、高域の帯域幅も若干ではあるが広帯域化され比帯域も若干ではあるが拡大されていることが分かる。
本発明の第１実施例の多共振アンテナ１は、小型化されているにもかかわらず上記したように広帯域化されることから、ＩｏＴ／Ｍ２Ｍ通信モジュールを始めとして、グローバル周波数に対応する各種通信モジュールに適用することができるようになる。

＜第２実施例＞
本発明の第２実施例の多共振アンテナ２の構成を示す正面図を図４に示し、本発明の第２実施例の多共振アンテナ２の構成を示す背面図を図５に示す。
これらの図に示す第２実施例の多共振アンテナ２は、高周波特性の良好な絶縁性の基板２０にプリントパターンを形成することにより構成されている。基板２０は縦方向に細長い矩形状とされ、４つの角部は小さい径のアール部とされている。図５に示す基板２０のおもて面にはホット素子２１と第１アース素子２２ａと第１グランド２３ａとが形成されている。ホット素子２１は、基板２０のほぼ中央部に縦方向に直線状に形成された第１素子２１ａと、一端が第１素子２１ａの下部に接続されているＬ字状の第２素子２１ｄとで構成され、第１素子２１ａの先端部には矩形ループ状のループ部２１ｂが形成され、第１素子２１ａの中途にはミアンダライン２１ｃが形成されている。また、ループ部２１ｂには先端から下方へ折り返された折り返し部２１ｅが形成されている。第１アース素子２２ａは、第１素子２１ａに近接して平行に縦に細長い形状で形成され、その先端はループ部２１ｂの下面と対向している。第１アース素子２２ａの下端は第１グランド２３ａに接続されており、第１グランド２３ａは基板２０のおもて面の下端部にほぼ基板２０の横幅一杯に形成されている。さらに、第１素子２１ａに近接して平行に所定長さで形成された縦に長い矩形状の第１無給電素子２６ａを備えている。第１無給電素子２６ａの下端は第２素子２１ｄの上端に対向している。ホット素子２１はユニポールアンテナを構成しており、第２素子２１ｄが接続されている第１素子２１ａの下端と第１グランド２３ａ間に給電ケーブルとされる同軸ケーブル２４から給電されている。この場合、同軸ケーブル２４の芯線２４ａが第１素子２１ａの下端にハンダ付けされ、同軸ケーブル２４の編組線２４ｂが第１グランド２３ａにハンダ付けされて給電されている。そして、同軸ケーブル２４とほぼ平行に基板２０から下方向に延伸される金属素子２５が設けられている。金属素子２５の上端は第１グランド２３ａにハンダ付けされて接続されており、金属素子２５は第１グランド２３ａから下方へ延伸されている。金属素子２５は、例えば同軸ケーブル２４と同じ同軸ケーブルを用いることができる。この場合、同軸ケーブルの一端において芯線と編組線とを短絡して第１グランド２３ａにハンダ付けする。この同軸ケーブルの他端においては芯線は編組線に短絡せずに開放させる。これにより、金属素子２５は同軸ケーブルの編組線で構成される第１金属素子と、同軸ケーブルの芯線で構成される第２金属素子との２本から構成されることになる。

図５に示すように、基板２０の裏面には基板２０を挟んで第１アース素子２２ａと対向するように第２アース素子２２ｂが縦に細長い形状で形成されており、第２アース素子２２ｂの下端は第２グランド２３ｂに接続されている。第２グランド２３ｂは基板２０の裏面の下端部に第１グランド２３ａに対向するようほぼ基板２０の横幅一杯に形成されている。なお、第１アース素子２２ａと第２アース素子２２ｂとは図示しないスルーホールで電気的に接続されている。また、基板２０の裏面には基板２０を挟んで第１素子２１ａと対向するように縦に長い矩形状の第２無給電素子２６ｂと第３無給電素子２６ｃとが縦に並んで形成されている。この場合、第３無給電素子２６ｃは第２アース素子２２ｂにも近接して平行に形成されている。
なお、第１アース素子２２ａは第１素子２１ａに電磁結合するよう近接され、第１無給電素子２６ａは第１素子２１ａおよび第２素子２１ｄに電磁結合するよう近接され、第２アース素子２２ｂも第１素子２１ａに電磁結合するよう近接されている。また、第２無給電素子２６ｂは第１素子２１ａおよび第１アース素子２２ａに電磁結合するよう近接され、第３無給電素子２６ｃは第１素子２１ａおよび第２素子２１ｄと第２アース素子２２ｂに電磁結合するよう近接されている。

第１素子２１ａおよび第２素子２１ｄは、その電気長が約１／４波長に相当する周波数に共振し、第１アース素子２２ａおよび第２アース素子２２ｂも、その電気長が約１／４波長に相当する周波数に共振するようになる。この場合、第１素子２１ａの電気長が一番長く、次いで第１アース素子２２ａの電気長が長く、次いで第２アース素子２２ｂの電気長が長く、第２素子２１ｄの電気長が一番短くされて、第１素子２１ａと第２素子２１ｄと第１アース素子２２ａと第２アース素子２２ｂとは、それぞれ異なる周波数で共振するようになる。また、金属素子２５の長さＬ２は、第２実施例の多共振アンテナ２の使用周波数帯域内の所定の周波数の波長をλとした際に約λ／４の長さとされている。これにより、第２実施例の多共振アンテナ２は複数の周波数で共振すると共に、金属素子２５および第１無給電素子２６ａ，第２無給電素子２６ｂ，第３無給電素子２６ｃの作用により広帯域で動作するようになる。

なお、第２実施例の多共振アンテナ２は、テフロン（登録商標）基板やガラスエポキシ基板等の高周波特性の良好な絶縁性の基板２０のおもて面と裏面とにプリントパターンを形成することにより構成されている。この場合、基板２０のおもて面と裏面とにプリントパターンにより形成された第１アース素子２２ａおよび第２アース素子２２ｂと、第１アース素子２２ａおよび第２アース素子２２ｂとは基板２０の誘電率の影響を受けて波長が短縮される。波長が短縮された場合は、電気長で表した各素子の長さは、波長短縮された分だけ物理長より短くなる。

第２実施例の多共振アンテナ２における第１素子２１ａの電気長は、第１実施例の多共振アンテナにおける第１素子１１ａの電気長Ａ，電気長Ｂとほぼ同様とされ、第２実施例の多共振アンテナ２における第１アース素子２２ａの電気長は、第１実施例の多共振アンテナにおける第１アース素子１２ａの電気長Ｃとほぼ同様とされ、第２実施例の多共振アンテナ２における第２素子２１ｄの電気長は、第１実施例の多共振アンテナにおける第２素子１１ｄの電気長Ｄとほぼ同様とされ、第２実施例の多共振アンテナ２における第２アース素子２２ｂの電気長は、第１実施例の多共振アンテナにおける第２アース素子１２ｂの電気長Ｅとほぼ同様とされている。
また、同軸ケーブルで構成した金属素子２５の長さＬ２は、例えば、７０ｍｍとされる。すると、金属素子２５を構成する同軸ケーブルの編組線の長さが７０ｍｍとなり、金属素子２５における編組線からなる上記第１金属素子は約１０７１．４ＭＨｚで共振する。また、芯線と編組線との間には絶縁体が介在されており、絶縁体の誘電率の影響を受けて芯線上の波長が短縮される。同軸ケーブルの絶縁体による短縮率を０．６７とすると、金属素子２５における芯線からなる上記第２金属素子は約７１７．８ＭＨｚで共振する。

第２実施例の多共振アンテナ１の各寸法が上記寸法とされた際の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図６に示す。図６において、横軸は周波数軸とされ縦軸はＶＳＷＲの軸とされて、６００ＭＨｚ～４７６１ＭＨｚにおけるＶＳＷＲの周波数特性が示されている。図６を参照すると、６８０ＭＨｚないし１００４ＭＨｚの低域の周波数帯域において約３．００以下のＶＳＷＲが得られ、この時の中心周波数は８４２ＭＨｚとなり、帯域幅は３２４ＭＨｚが得られ、低域の比帯域は約３８．５％が得られている。このように、従来の多共振アンテナ１００に比べて第２実施例の多共振アンテナ２では、低域の帯域幅は広帯域化され比帯域も拡大されていることが分かる。
また、１３１０ＭＨｚないし３４３３ＭＨｚの高域の周波数帯域において約３．００以下のＶＳＷＲが得られている。この時の中心周波数は２３７１．５ＭＨｚとなり、帯域幅は２１２３ＭＨｚが得られ、高域の比帯域はより拡大された約８９．５％が得られている。このように、従来の多共振アンテナ１００に比べて第２実施例の多共振アンテナ２では、高域の帯域幅は広帯域化され比帯域も拡大されていることが分かる。また、第２実施例の多共振アンテナ２では、第１実施例の多共振アンテナ１より低域の中心周波数が低くなって高域の中心周波数が高くなっており、比帯域がより拡大していることが分かる。
本発明の第２実施例の多共振アンテナ２は、小型化されているにもかかわらず上記したように広帯域化されることから、ＩｏＴ／Ｍ２Ｍ通信モジュールを始めとして、グローバル周波数に対応する各種通信モジュールに適用することができるようになる。

＜第３実施例＞
本発明の第３実施例の多共振アンテナ３の構成を示す正面図を図７に示す。図７に示す第３実施例の多共振アンテナ３は、第２実施例の多共振アンテナ２において、同軸ケーブル２４と同軸ケーブルで構成された金属素子２４とを固定ブッシュ３１で保持する構成とされている。すなわち、第３実施例の多共振アンテナ３におけるアンテナ自体に関する構成は第２実施例の多共振アンテナ２における構成と同様とされているので、その説明は省略する。
図７に示す第３実施例の多共振アンテナ３においては、固定ブッシュ３１により金属素子２５の下端部と同軸ケーブル２４の中途とが保持されている。固定ブッシュ３１により同軸ケーブル２４と同軸ケーブルで構成された金属素子２５とが保持されることにより、同軸ケーブル２４と金属素子２５が等間隔で平行に保持されるようになる。

金属素子２５の下端部と同軸ケーブル２４の中途とが保持される固定ブッシュ３１の構成を図８（ａ）～（ｅ）に示す。図８（ａ）は固定ブッシュ３１の構成を示す上方からの斜視図であり、図８（ｂ）は固定ブッシュ３１の構成を示す正面図であり、図８（ｃ）は固定ブッシュ３１の構成を示す側面図であり、図８（ｄ）は固定ブッシュ３１の構成を示す上面図であり、図８（ｅ）は固定ブッシュ３１の構成を示す下面図である。
これらの図に示す固定ブッシュ３１は、例えば軟質のポリ塩化ビニル製とされている。固定ブッシュ３１の断面は楕円形状とされ、正面および側面から見て中央部が若干膨出された形状とされている。側周面には左右前後にそれぞれ縦方向に３つ並んで凹部４２が形成されている。これらの凹部４２は、固定ブッシュ３１に弾性を有させて屈曲性を高める作用を有している。また、固定ブッシュ３１には縦方向の第１挿通孔４１ａと第２挿通孔４１ｂとが横に並んで形成されており、第１挿通孔４１ａは固定ブッシュ３１を貫通して形成され、第２挿通孔４１ｂは下端が閉じるように形成されている。第１挿通孔４１ａには同軸ケーブル２４が挿通され、第２挿通孔４１ｂには金属素子２５を構成する同軸ケーブルが挿通されるが、この同軸ケーブルの下端が第２挿通孔４１ｂの下端に当接するまで挿通されている。なお、同軸ケーブル２４と金属素子２５との上部を保持する固定ブッシュをさらに設けて、同軸ケーブル２４と金属素子２４とを２つの固定ブッシュで保持するようにしてもよい。

本発明にかかる多共振アンテナは、ＩｏＴ／Ｍ２Ｍ、ＬＴＥ、ＬＰＷＡ等の様々な周波数帯域をカバーする通信システムの通信モジュールに適用することができる。この場合、通信モジュールに適用される通信システムの複数の動作周波数帯域に応じて、本発明にかかる多共振アンテナの各素子の電気長を変更することができる。
なお、本発明の多共振アンテナの各素子の形状は、上記した形状に限定されることはないと共に、上記した各部の寸法以外の幅、長さ、間隔としてもよく、各素子の寸法を変化させることにより動作周波数帯域を変更することができる。
さらに、本発明にかかる多共振アンテナは、ユニポールアンテナとして動作しており、多共振アンテナを垂直に配置することにより垂直偏波受信用アンテナとすることができ、多共振アンテナを水平に配置することにより水平偏波受信用アンテナとすることができる。また、上記の説明では基板の表面および裏面にプリントパターンを形成することにより広帯域アンテナを構成したが、これに限ることはなく、例えば樹脂基板上に導体蒸着や板金貼着などにより多共振アンテナを構成するようにしてもよい。

１多共振アンテナ、２多共振アンテナ、３多共振アンテナ、１０基板、１０ａ凹部、１０ｂ孔部、１１ホット素子、１１ａ第１素子、１１ｂループ部、１１ｃミアンダライン、１１ｄ第２素子、１２ａ第１アース素子、１２ｂ第２アース素子、１３ａ第１グランド、１３ｂ第２グランド、１４同軸ケーブル、１４ａ芯線、１４ｂ編組線、１５金属素子、２０基板、２１ホット素子、２１ａ第１素子、２１ｂループ部、２１ｃミアンダライン、２１ｄ第２素子、２１ｅ折り返し部、２２ａ第１アース素子、２２ｂ第２アース素子、２３ａ第１グランド、２３ｂ第２グランド、２４同軸ケーブル、２４金属素子、２４ａ芯線、２４ｂ編組線、２５金属素子、２６ａ第１無給電素子、２６ｂ第２無給電素子、２６ｃ第３無給電素子、３１固定ブッシュ、４１ａ第１挿通孔、４１ｂ第２挿通孔、４２凹部、１００基板、１００多共振アンテナ、１１０基板、１１０ａ凹部、１１０ｂ孔部、１１１ホット素子、１１１ａ第１素子、１１１ｂループ部、１１１ｃミアンダライン、１１１ｄ第２素子、１１２ａ第１アース素子、１１２ｂ第２アース素子、１１３ａ第１グランド、１１３ｂ第２グランド、１１４同軸ケーブル、１１４ａ芯線、１１４ｂ編組線

Claims

縦方向に細長い矩形状の基板と、
上端にループ部が形成されている直線状の第１素子と、下端が前記第１素子の下部に接続されているＬ字状の第２素子とを少なくとも備え、前記基板の一面に形成されているホット素子と、
前記基板の一面に形成されている第１グランドに下端が接続され、上端が前記ループ部の下面に対面すると共に、前記第１素子に近接してほぼ平行に前記基板の一面に形成されている第１アース素子と、
前記基板の他面の下部に形成されて前記第１グランドと接続される第２グランドに下端が接続され、前記基板を挟んで前記第１アース素子に対向するよう前記基板の他面に形成されている第２アース素子と、
前記第１素子の下端と前記第１グランドとの間に給電すると共に、前記基板から下方向に延伸している給電ケーブルと、
前記給電ケーブルとほぼ平行に前記基板から下方向に延伸されると共に、上端が前記第１グランドに接続され、使用周波数帯域内の所定の周波数の波長をλとした際に約λ／４の長さとされている金属素子と、
を備えることを特徴とする多共振アンテナ。
前記第１素子とほぼ平行に形成されていると共に、下端が前記第２素子の上端に対面しており、前記基板の一面に形成されている第１無給電素子と、
前記基板を挟んで前記第１素子に対向するよう前記基板の他面に形成されている第２無給電素子および第３無給電素子と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の多共振アンテナ。
前記給電ケーブルおよび前記金属素子が同軸ケーブルで構成されており、前記金属素子を構成する同軸ケーブルは、上端において芯線と編組線とが短絡されて前記第１グランドに接続され、下端において芯線と編組線とが開放されて、前記金属素子は、前記編組線から構成される第１金属素子と、前記芯線から構成される第２金属素子とからなり、前記第１金属素子と前記第２金属素子とにおける共振周波数が異なっていることを特徴とする請求項１または２に記載の多共振アンテナ。
前記金属素子と前記給電ケーブルとがブッシュに保持されて、前記金属素子が前記給電ケーブルに所定間隔でほぼ平行に配置されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の多共振アンテナ。