JP3215295U - 立体アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】埋込型Ｗｉ−Ｆｉ基地局に応用しても良好な無線伝送及び受信能力を持たせることができる立体アンテナを提供する。【解決手段】立体アンテナは第１アンテナ１と第２アンテナ２と中性線３とを包括する。アンテナ１、２が回路基板４上に直立し、長サブプレート１２、２２、延伸プレート１３、２３、及び短サブプレート１４、２４が設けられている。長サブプレート１２、２２と延伸プレート１３、２３が共同でＬ字型を呈すると共に第１主要共振モードの経路を形成できる。短サブプレート１４、２４の延伸方向は長サブプレート１２、２２と逆であり、かつ第２主要共振モードの経路を形成できる。中性線３の一側面が回路基板４の頂面と平行になるよう保持され、対応する両端縁が各々それらアンテナ１、２の頂端に連結することで電流零点を形成すると共に電流の干渉を低減又は第１アンテナ１と第２アンテナ２の間の容量性カップリングを相殺する。【選択図】図１

Description

本考案は、立体アンテナに関し、特に、埋込型Ｗｉ−Ｆｉ基地局中に応用される立体アンテナに関する。

近年、無線通信産業の急速な発展につれ、各種無線通信設備も絶え間なく新製品が発売し続けられている。市場においてもそれら無線通信設備に対する要求が、その外観上における軽薄短小を重視する以外に、更に、信号を安定して伝送する通信品質を両立できるかどうかも重視している。更に、「アンテナ」は、それら無線通信設備中において、無線信号の送受信及びデータ伝送のために用いられる必要不可欠な素子であり、その関連技術の研究開発も無線通信産業の急速な発展につれ、関連の技術分野で注目される焦点となってきた。

「アンテナ」は、電磁エネルギー（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｅｎｅｒｇｙ）を空間中に発射でき又は空間中から電磁エネルギーを受信できる導電体或いは導電システムである。一般に、アンテナは、同時に四方八方に電磁エネルギーを放射して該電磁エネルギーで形成された無線信号を遠隔地にある他の電子機器に受信されることができる。また、異なるアンテナ構造によって無線信号の異なる方向における伝送性能に差がある。この特性の図形化の表示方式が「放射パターン（Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ）」である。製品のニーズ及び放射パターンの違いによってアンテナを大まかに無指向性（Ｏｍｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）アンテナ及び指向性（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）アンテナに区分できる。従来、よく見られるアンテナ製作技術は、アンテナをそれら無線通信設備内部の回路基板に設け、特に甚だしいのはそれら無線通信設備内部の電子部品の作動時に生じる電磁波がアンテナに対し干渉するのを避けるため、それら無線通信設備のアンテナの多くがそれら無線通信設備の内部隅角部に設けられると共に被覆して隔離されている。上述の設計方式は、通信品質やパフォーマンスの向上を大きく制限しているだけでなく、それら無線通信設備内部に適切にアンテナを配置するため、製品全体が軽薄短小という設計目標を達成することを難しくさせている。

また、狭小住宅にとって居住スペースを取らないため、「埋込型Ｗｉ−Ｆｉ基地局」も人気のある製品である。しかしながら、「埋込型Ｗｉ−Ｆｉ基地局」の使用方法は、壁面内に埋め込まれるため、そのアンテナ設計及びアンテナで形成できるパターン、アイソレーション、リターンロス等の特性が、従来の卓上型のＷｉ−Ｆｉ基地局に比べ、更に厳しく、また困難である。

以上の説明でも分かるように、如何にして「埋込型Ｗｉ−Ｆｉ基地局」についてより適するアンテナアーキテクチャを設計するかが、本考案が解決しようとする重要な課題の一つである。

本考案は、「埋込型Ｗｉ−Ｆｉ基地局」と従来の卓上型Ｗｉ−Ｆｉ基地局の取り付け環境の違いにより、既存の卓上型Ｗｉ−Ｆｉ基地局のアンテナ設計理念を「埋込型Ｗｉ−Ｆｉ基地局」上に適用できないことに鑑みてなされた。本考案の目的は、「埋込型Ｗｉ−Ｆｉ基地局」に応用しても良好な無線伝送及び受信能力を持たせることができる立体アンテナを提供することにある。

本考案の立体アンテナは、埋込型Ｗｉ−Ｆｉ基地局に応用され、第１アンテナと第２アンテナと中性線とを包括している。第１アンテナは第１メインプレートと第１長サブプレートと第１延伸プレートと第１短サブプレートとを含む。
第１メインプレートの底端が第１フィーダー線と電気的に接続できる。第１メインプレート頂端が回路基板の軸心線方向に沿って延伸している。
第１長サブプレートの一端が第１メインプレートの頂端に近い側縁位置に連結している。第１長サブプレートの他端が回路基板の軸心線方向に垂直な方向に沿って延伸している。その他端に近い側縁位置が、第１延伸プレートの一端と連結されている。
第１延伸プレートの他端が回路基板の軸心線方向に垂直な方向に沿って内向きに湾曲して延伸している。第１長サブプレートの一側面が第１メインプレートの一側面と同一水平面上にある。第１延伸プレートの一側面が第１長サブプレートの一側面と垂直に交わることで、第１主要共振モードの経路を形成できる。
第１短サブプレートの一端が該第１メインプレートの頂端に近い他側縁位置に連結し、かつ該第１長サブプレートの位置より低く、その他端が回路基板の軸心線方向に垂直な方向に沿って延伸している。第１短サブプレートの一側面が第１メインプレートの一側面と同一水平面上にある。第１短サブプレートは第２主要共振モードの経路を形成できる。
第２アンテナは、第２メインプレートと第２長サブプレートと第２延伸プレートと第２短サブプレートとを含む。第２アンテナ構造は、第１アンテナ構造と同じで、相違点は、第２長サブプレートの延伸方向が第１短サブプレートの延伸方向と同じであること、および、第２短サブプレートの延伸方向が第１長サブプレートの延伸方向と同じであることである。
中性線の一側面は、回路基板の頂面と平行になるように保持され、かつその対応する両端縁が各々第１アンテナ及び第２アンテナの頂端に連結することで、電流零点を形成すると共に電流の干渉を低減又は前記第１アンテナと前記第２アンテナの間の容量性カップリングを相殺する。そのため、高アイソレーションの効果を奏する。
本考案の立体アンテナは、「埋込型Ｗｉ−Ｆｉ基地局」に応用しても良好な無線伝送及び受信能力を持たせることができる。

本考案の一実施例に係る立体アンテナの立体図である。 本考案の一実施例に係る立体アンテナの上面図である。 本考案の一実施例に係る立体アンテナのＸ、Ｙ、Ｚ軸方向を示す模式図である。 第１アンテナのＺ−Ｘ面方向の２．４５ＧＨｚの２Ｄ放射パターン図である。 第１アンテナのＺ−Ｙ面方向の２．４５ＧＨｚの２Ｄ放射パターン図である。 第１アンテナのＸ−Ｙ面方向の２．４５ＧＨｚの２Ｄ放射パターン図である。 第２アンテナのＺ−Ｘ面方向の２．４５ＧＨｚの２Ｄ放射パターン図である。 第２アンテナのＺ−Ｙ面方向の２．４５ＧＨｚの２Ｄ放射パターン図である。 第２アンテナのＸ−Ｙ面方向の２．４５ＧＨｚの２Ｄ放射パターン図である。 第１アンテナのＺ−Ｘ面方向の５．５ＧＨｚの２Ｄ放射パターン図である。 第１アンテナのＺ−Ｙ面方向の５．５ＧＨｚの２Ｄ放射パターン図である。 第１アンテナのＸ−Ｙ面方向の５．５ＧＨｚの２Ｄ放射パターン図である。 第２アンテナのＺ−Ｘ面方向の５．５ＧＨｚの２Ｄ放射パターン図である。 第２アンテナのＺ−Ｙ面方向の５．５ＧＨｚの２Ｄ放射パターン図である。 第２アンテナのＸ−Ｙ面方向の５．５ＧＨｚの２Ｄ放射パターン図である。

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

本考案の一実施例の立体アンテナは、埋込型Ｗｉ−Ｆｉ基地局に応用され、中性線を有する立体アンテナである。図１を参照すると、立体アンテナは金属片の一体成形で製造されることで、業者の生産における利便性及び速度を向上する。該立体アンテナは、第１アンテナ１と第２アンテナ２と中性線３（ｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ−ｌｉｎｅ）とを包括している。また、立体アンテナは、回路基板４上に設けられている。
図面の複雑化を避けるため、回路基板４上のライン及びその他の電子素子を省略したが、本考案の他の実施例において、業者が需要に応じて該回路基板４の態様を十分調整でき、立体アンテナに後続で説明する構造を有し、かつ回路基板４上に直立させて設けられるだけで、本考案に記載の技術的特徴となる。

再度図１を参照すると、第１アンテナ１は、少なくも１枚の第１メインプレート１１と、第１長サブプレート１２と、第１延伸プレート１３と、第１短サブプレート１４とから成る。第１メインプレート１１の底端に第１フィーダー側１１０が設けられている。第１フィーダー側１１０は第１フィーダー線Ｆ１と電気的に接続できる。本実施例において、第１フィーダー線Ｆ１は、第１フィーダー側１１０上に直接半田付けられるが、本考案の他の実施例において、回路基板４に接続回路を設けることができ、かつ第１フィーダー線Ｆ１と第１フィーダー側１１０が各々該接続回路を経由して間接的に電気的接続することができる。第１メインプレート１１は、底端から頂端にかけて回路基板４の軸心線Ｌ方向に沿って上向きに延伸している。第１メインプレート１１の頂端の高さは約１４〜１６ミリメートルであるが、製品の需要の違いにより、業者も第１メインプレート１１の高さを調整できるのであって、前記高さに限られるものではない。

図２では、構成要素のフィーダー線（Ｆ１、Ｆ２）が省略されている。図１及び図２を参照すると、本実施例において、第１長サブプレート１２の一端は、第１メインプレート１１の頂端に近い側縁位置に連結している。第１長サブプレート１２の他端は、回路基板４の軸心線Ｌ方向に垂直な方向に沿って延伸している。第１長サブプレート１２の一側面は、第１メインプレート１１の一側面と同一水平面上にある。第１長サブプレート１２の他端に近い側縁位置が、第１延伸プレート１３の一端と相互に連結している。第１延伸プレート１３の他端が、回路基板４の軸心線Ｌ方向に垂直な方向に沿って内向きに湾曲して延伸（すなわち、第２アンテナ２の方向に向けて延伸）している。第１延伸プレート１３の一側面は、第１長サブプレート１２の一側面と垂直に交わっている（図２）。そして、第１延伸プレート１３と第１長サブプレート１２が第１主要共振モード（例：２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの共振モード）の経路を形成できることで、対応周波数（例：２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚ）の電磁波を受信或いは発信することができる。

再度図１及び図２を参照すると、第１短サブプレート１４の一端は、第１メインプレート１１の頂端に近い他側縁位置に連結している。第１短サブプレート１４の位置は、第１長サブプレート１２より低い。すなわち、第１短サブプレート１４の頂側が第１長サブプレート１２の底側と同じか又はそれより低い。第１短サブプレート１４の他端は、回路基板４の軸心線Ｌ方向に垂直な方向に沿って延伸する。本実施例において、第１短サブプレート１４の一側面は、第１メインプレート１１の一側面と同一水平面上にある（図２）。第１短サブプレート１４の長さは、第１長サブプレート１２の長さより短い。そして、第１短サブプレート１４が第２主要共振モード（例：５．１５ＧＨｚ〜５．８５ＧＨｚの共振モード）の経路を形成できることで、対応周波数（例：５．１５ＧＨｚ〜５．８５ＧＨｚ）の電磁波を受信或いは発信することができる。

再度図１及び図２を参照すると、第２アンテナ２の構造は、第１アンテナ１の構造と同一であり、かつ第１アンテナ１と一定の距離をあけて配置されている。本実施例において、第１アンテナ１と第２アンテナ２の間には２９〜３１ミリメートルの間隔をあけられている。
第２アンテナ２は、少なくとも１枚の第２メインプレート２１と、第２長サブプレート２２と、第２延伸プレート２３と、第２短サブプレート２４とから成る。第２メインプレート２１の底端に第２フィーダー側２１０が設けられている。第２フィーダー側２１０は、第２フィーダー線Ｆ２と電気的に接続できる。第２メインプレート２１は、底端から頂端にかけて回路基板４の軸心線Ｌ方向に沿って延伸している。第２メインプレート２１の頂端の高さは第１メインプレート１１の高さと同じである。

再度図１及び図２を参照すると、第２メインプレート２１の一側縁は、第２短サブプレート２４の一端に連結している。第２メインプレート２１の他側縁は第２長サブプレート２２の一端に連結している。第２長サブプレート２２の他端は、回路基板４の軸心線Ｌ方向に垂直な方向に沿って延伸している。その延伸方向は、第１短サブプレート１４の延伸方向（図２）と同じである。第２長サブプレート２２の一側面が該第２メインプレート２１の一側面と同一水平面上にある。第２延伸プレート２３の一端が第２長サブプレート２２の他端に近い側縁位置に連結している。第２延伸プレート２３の他端は、回路基板４の軸心線Ｌ方向に垂直な方向に沿って内向きに湾曲して延伸している。すなわち、第２延伸プレート２３と第１延伸プレート１３の両者が対向して延伸している。第２延伸プレート２３の一側面が第２長サブプレート２２の一側面と垂直に交わっている。第２延伸プレート２３と第２長サブプレート２２が第１主要共振モード（例：２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの共振モード）の経路を形成できることで、対応周波数（例：２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚ）の電磁波を受信或いは発信することができる。

再度図１及び図２を参照すると、第２短サブプレート２４の長さは、第２長サブプレート２２より短い。第２短サブプレート２４の位置も第２長サブプレート２２より低い。第２短サブプレート２４の他端が回路基板４の軸心線Ｌ方向に垂直な方向に沿って延伸している。その延伸方向が第１長サブプレート１２の延伸方向（図２）と同じである。第２短サブプレート２４の一側面が第２メインプレート２１の一側面と同一水平面上にある。そして、第２短サブプレート２４が第２主要共振モード（例：５．１５ＧＨｚ〜５．８５ＧＨｚの共振モード）の経路を形成できることで、対応周波数（例：５．１５ＧＨｚ〜５．８５ＧＨｚ）の電磁波を受信或いは発信することができる。

再度図１及び図２を参照すると、中性線３の一側面（本実施例において、中性線３の底面）は、回路基板４の頂面と平行になるように保持されている。中性線３の一側面の対応する両端縁が各々第１アンテナ１及び第２アンテナ２の頂端に連結している。中性線３が電流零点（すなわち、第１アンテナ１及び第２アンテナ２の電流を互いに相殺させる）を形成すると共に電流の干渉を低減又は第１アンテナ１と第２アンテナ２の間の容量性カップリングを相殺できる。そのため、高アイソレーションの効果を奏することができる。また、実際のテストにおいて、本実施例に係る立体アンテナの上方（すなわち、回路基板４から離れた位置）の放射パターン（Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ）は、いずれも無指向性の効果（２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚモード及び５．１５ＧＨｚ〜５．８５ＧＨｚモードを含む）を有する。また、第１アンテナ１の放射パターンに欠陥が生じた時、第２アンテナ２の放射パターンが直ちに補い合う効果を奏する。本実施例に係る立体アンテナを「埋込型Ｗｉ−Ｆｉ基地局」に応用させても、良好な無線伝送及び受信能力を持たせることができる。

本実施例において、再度図１及び図２を参照すると、立体アンテナを回路基板４上に安定して固定させるため、中性線３が上面から見ると「Ｘ字型」を呈している。中性線３のうち、アンテナ１、２に隣接する対応の他の両端縁が、各々湾曲して少なくとも１つの支持部３１を形成している。各支持部３１が回路基板４の軸心線Ｌ方向に沿って延伸し、回路基板４に当接する。
本実施例において、中性線３の対応する他の両端間には６０〜６２ミリメートルの間隔があけられている。各支持部３１の底端に各々接地側３１０が設けられている。各接地側３１０が各々回路基板４の対応する接地点Ｇ１に固定することができる。こうして各支持部３１は、立体アンテナ上の逆電流を接地点Ｇ１に導くことができるだけでなく、更に立体アンテナの構造の安定性を保持する手助けとなる。そのため、立体アンテナを変形しにくくさせ、立体アンテナの正常な作動を保持し続けさせることができる。

本実施例に係る立体アンテナの放射パターンを詳細に説明する。図３は、立体アンテナのＸ軸、Ｙ軸とＺ軸等の方向を示している。埋込型Ｗｉ−Ｆｉ基地局の多くは壁面に埋め込まれるため、立体アンテナの放射パターンの放射方向は、Ｙ軸上にあることで良好なパフォーマンスを有する。ここで、考案者は、第１アンテナ１と第２アンテナ２の２．４５ＧＨｚ、５．５ＧＨｚの動作周波数についてテストを行った。図４Ａ〜図４Ｃは、第１アンテナ１の２．４５ＧＨｚにおける２Ｄ放射パターン図である。図４Ａが第１アンテナ１のＺ−Ｘ面方向、図４Ｂが第１アンテナ１のＺ−Ｙ面方向、図４Ｃが第１アンテナ１のＸ−Ｙ面方向である。図５Ａ〜図５Ｃは、第２アンテナ２の２．４５ＧＨｚにおける２Ｄ放射パターン図である。図５Ａが第２アンテナ２のＺ−Ｘ面方向、図５Ｂが第２アンテナ２のＺ−Ｙ面方向、図５Ｃが第２アンテナ２のＸ−Ｙ面方向である。図６Ａ〜図６Ｃは、第１アンテナ１の５．５ＧＨｚにおける２Ｄ放射パターン図である。図６Ａが第１アンテナ１のＺ−Ｘ面方向、図６Ｂが第１アンテナ１のＺ−Ｙ面方向、図６Ｃが第１アンテナ１のＸ−Ｙ面方向である。図７Ａ〜図７Ｃは、第２アンテナ２の５．５ＧＨｚの２Ｄ放射パターン図である。図７Ａが第２アンテナ２のＺ−Ｘ面方向、図７Ｂが第２アンテナ２のＺ−Ｙ面方向、図７Ｃが第２アンテナ２のＸ−Ｙ面方向である。図４Ａ〜図７Ｃを参照すると、本実施例に係る立体アンテナは、確実に良好な無指向性を持つことを明らかに知ることができる。

以上に述べたものは、本考案の好ましい実施例であって、本考案が主張する権利範囲はこのような実施例のみに限定されるべきものではなく、当業者が本考案に開示している技術内容に基づいて、容易に想到できる種々均等範囲内での変化は、均しく本考案の保護範囲に含めるものであるのが勿論である。

１ 第１アンテナ
１１ 第１メインプレート
１１０ 第１フィーダー側
１２ 第１長サブプレート
１３ 第１延伸プレート
１４ 第１短サブプレート
２ 第２アンテナ
２１ 第２メインプレート
２１０ 第２フィーダー側
２２ 第２長サブプレート
２３ 第２延伸プレート
２４ 第２短サブプレート
３ 中性線
３１ 支持部
３１０ 接地側
４ 回路基板
Ｆ１ 第１フィーダー線
Ｆ２ 第２フィーダー線
Ｇ１ 接地点
Ｌ 軸心線

Claims (7)

1. 底端に第１フィーダー側が設けられ、前記第１フィーダー側が第１フィーダー線と電気的に接続でき、底端から頂端にかけて回路基板の軸心線方向に沿って延伸する第１メインプレートと、
   一端が前記第１メインプレートの頂端に近い側縁位置に連結し、他端が前記回路基板の軸心線方向に垂直な方向に沿って延伸し、かつ一側面が前記第１メインプレートの一側面と同一水平面上にある第１長サブプレートと、
   一端が前記第１メインプレートの頂端に近い他側縁位置に連結し、他端が前記回路基板の軸心線方向に垂直な方向に沿って内向きに湾曲して延伸し、一側面が前記第１長サブプレートの一側面と垂直に交わることで、前記第１長サブプレートと第１主要共振モードの経路を形成できる第１延伸プレートと、
   長さが前記第１長サブプレートの長さより短く、その一端が前記第１メインプレートの頂端に近い他側縁位置に連結し、かつその位置が前記第１長サブプレートより低く、他端が前記回路基板の軸心線方向に垂直な方向に沿って延伸し、その一側面が前記第１メインプレートの一側面と同一水平面上にあり、第２主要共振モードの経路を形成できる第１短サブプレートと、
   を含む第１アンテナと、
   底端に第２フィーダー側が設けられ、前記第２フィーダー側が第２フィーダー線と電気的に接続でき、底端から頂端にかけて前記回路基板の軸心線方向に沿って延伸する第２メインプレートと、
   一端が前記第２メインプレートの頂端に近い側縁位置に連結し、他端が前記回路基板の軸心線方向に垂直な方向に沿って延伸し、かつ延伸方向が前記第１長サブプレートの延伸方向と同じてあり、一側面が前記第２メインプレートの一側面と同一水平面上にあり、前記第２主要共振モードの経路を形成できる第２短サブプレートと、
   長さが前記第２短サブプレートの長さより長く、一端が前記第２メインプレートの頂端に近い他側縁位置に連結し、かつその位置が前記第２短サブプレートより高く、他端が前記回路基板の軸心線方向に垂直な方向に沿って延伸し、また延伸方向が前記第１短サブプレートの延伸方向と同じであり、一側面が前記第２メインプレートの一側面と同一水平面上にある第２長サブプレートと、
   一端が前記第２長サブプレートの他端に近い側縁位置に連結し、他端が前記回路基板の軸心線方向に垂直な方向に沿って内向きに湾曲して延伸し、かつ一側面が前記第２長サブプレートの一側面と垂直に交わり、前記第２長サブプレートと前記第１主要共振モードの経路を形成できる第２延伸プレートと、
   を含み、前記第１アンテナと一定の間隔をあけて配置される第２アンテナと、
   一側面が前記回路基板の頂面と平行になるように保持され、かつその対応する両端縁が各々前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの頂端に連結することで、電流零点を形成すると共に電流の干渉を低減又は前記第１アンテナと前記第２アンテナの間の容量性カップリングを相殺する中性線と、
   を包括し、埋込型Ｗｉ−Ｆｉ基地局に応用されることを特徴とする立体アンテナ。
2. 前記第１主要共振モードは、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの共振モードであることを特徴とする請求項１に記載の立体アンテナ。
3. 前記第２主要共振モードは、５．１５ＧＨｚ〜５．８５ＧＨｚの共振モードであることを特徴とする請求項２に記載の立体アンテナ。
4. 前記中性線は、Ｘ字型を呈し、かつ前記第１及び第２アンテナに隣接する対応の他の両端縁が各々湾曲して少なくとも１つの支持部を形成し、各前記支持部が前記回路基板の軸心線方向に沿って延伸すると共に前記回路基板に当接することを特徴とする請求項３に記載の立体アンテナ。
5. 前記支持部の底端に各々接地側が設けられることで、前記回路基板の対応する接地点に固定することを特徴とする請求項４に記載の立体アンテナ。
6. 前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの間に２９〜３１ミリメートルの間隔があけられ、
   前記中性線の対応する他の両端間に６０〜６２ミリメートルの間隔があけられ、
   前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの高さが１４〜１６ミリメートルであることを特徴とする請求項５に記載の立体アンテナ。
7. 前記第１アンテナ、前記第２アンテナ及び前記中性線は、一体成形されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の立体アンテナ。

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