JP3825029B2

JP3825029B2 - スロットアンテナ

Info

Publication number: JP3825029B2
Application number: JP2004025787A
Authority: JP
Inventors: 元珠竇
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2024-02-02
Also published as: JP2005218048A

Description

本発明はスロットアンテナに係り、特に、スロットが開設された導体部材と同一平面上に給電線路（コプレーナ線路）を設けたスロットアンテナに関する。

スロットアンテナは、導体板や導体層等からなる平板状の導体部材にスロットを開設し、この導体部材に給電してスロットを励振させるというアンテナ素子であり、種々の給電構造が採用されている。このうち、導体部材からスロット内を幅方向に沿って横切るコプレーナ線路を延出形成して該コプレーナ線路に給電するという構造のスロットアンテナは、導体部材と同一平面上に給電線路（コプレーナ線路）を設けることができるため、導体部材と給電線路とを一括形成できて両者を接続する煩雑な工程が不要となり、それゆえ製造工程を簡素化できて低コスト化が図りやすいという利点がある（例えば、特許文献１参照）。

図３は、給電用のコプレーナ線路を設けた従来のスロットアンテナを示す要部斜視図である。同図に示すスロットアンテナ１は、誘電体等からなる基板２と、基板２上に設けられた銅箔等からなる導体層３と、導体層３に開設された細長いスロット４と、導体層３から延出してスロット４内を幅方向に沿って横切る給電線路（コプレーナ線路）５とを備えており、給電線路５の先端は図示せぬ給電回路に接続されている。このように概略構成されるスロットアンテナ１は、給電線路５に給電してスロット４の周囲に所定の高周波電流を生じさせることにより、スロット４を励振させて導体層３と直交する向きに電波を放射させることができる。また、かかるスロットアンテナ１は、給電線路５が導体層３から延出されたコプレーナ線路であり、スロット４を開設した導体層３と該スロット４内を横切る給電線路５とがエッチング技術等により一括形成でき、両者３，５を接続するためのスルーホールや半田付け作業等が不要であることから、比較的簡単に製造することが可能で低コスト化が図りやすくなっている。
特開平７−２３５８２６号公報（第３−４頁、図１）

ところで、一般にスロットが励振しているときには、該スロットの周縁部のインピーダンスは長手方向中央部で最大となり長手方向両端部で最小となるはずであるが、上述した従来のスロットアンテナ１の場合、ショート端である給電線路５の基端（電圧がほぼゼロ）をスロット４の長辺に連結させた構造になっているため、インピーダンスを整合させることが容易でなく、何らかの改良を加えない限り実用化は困難である。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、給電用のコプレーナ線路を採用しつつインピーダンスの整合が容易に図れるスロットアンテナを提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明のスロットアンテナでは、金属板からなる平板状の導体部材と、該導体部材に開設された長方形状のスロットと、前記導体部材から延出して前記スロット内を短手方向に沿って横切る給電線路とを備え、前記給電線路の先端部をその板面と直交する方向へ折り曲げて給電回路に接続すると共に、前記導体部材に前記スロットの長辺周縁から前記給電線路の基端部の両側縁に沿って延びる一対の切り込みを形成し、これら切り込みの深さをアンテナ共振長の４分の１以下に設定した。

このように構成されたスロットアンテナは、導体部材および給電線路を一枚の金属板からプレス加工等によって極めて簡単に製造することができるのみならず、ショート端である給電線路の基端が導体部材に形成した切り込みの深さ分だけスロットから離隔しているので、この切り込みの深さをインピーダンス調整部として適宜調整することによって、スロットの長辺の任意の場所でインピーダンスを容易に整合させることができる。すなわち、スロットの長手方向中央部のようにインピーダンスが高い場所で整合を図る際には、給電線路のショート端と給電部との間の位相差が大きくなるように深い切り込みを設けてインピーダンス調整部を長く形成すればよく、また、それよりもインピーダンスが低い場所（例えば５０Ω）で整合を図る際には、給電線路のショート端と給電部との間の位相差が小さいので、浅い切り込みを設けてインピーダンス調整部を短く形成すればよい。

具体的には、給電線路をスロットの長手方向中央部を横切る位置に配置させる場合、切り込みの深さ（インピーダンス調整部の長さ）をアンテナ共振長の約８分の１に設定しておけば、インピーダンスの整合が図れる。この場合、給電線路をスロットの長手方向中央部からオフセットさせる構成のものに比べて、同じ共振周波数でもスロットの長手寸法を短縮させることができる。

本発明のスロットアンテナは、長方形状のスロット内を短手方向に沿って横切る給電線路（コプレーナ線路）を金属板からなる平板状の導体部材に一体形成し、この給電線路のショート端を切り込みの深さ分だけスロットの長辺周縁から離隔させてあるので、切り込みの深さをインピーダンス調整部として適宜調整することによって、スロットの長辺の任意の場所でインピーダンスを容易に整合させることができると共に、導体部材および給電線路が一枚の金属板からプレス加工等によって極めて簡単に製造することが可能となるので、低コスト化を促進することができる。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るスロットアンテナの平面図、図２は該スロットアンテナを備えたアンテナ装置の斜視図である。

図２に示すアンテナ装置１０は、板金製のケース１１の上板部１２に、細長いスロット１３と、上板部１２から延出してスロット１３内を幅方向に沿って横切る給電線路（コプレーナ線路）１４とを設けることによって、アンテナ素子であるスロットアンテナ２０（図１参照）を構成している。上板部１２には、給電線路１４の基端側の両側縁に沿って延びてスロット１３に連通する一対の切り込み１５が形成されている。給電線路１４は、上板部１２に連結されているショート端（基端）１４ａから延伸してスロット１３の長手方向中央部を横切った後、直角に下方へ折り曲げられており、給電線路１４の先端は図示省略した給電回路に接続されている。また、給電線路１４のうち、ショート端１４ａから延伸してスロット１３に至るまでの部分、つまり、一対の切り込み１５に挟まれた部分はインピーダンス調整部１４ｂとなっている。なお、図示はしていないが、ケース１１の内部には給電回路等の高周波回路を配設した回路基板が収納されている。

給電線路１４のインピーダンス調整部１４ｂは給電部でのインピーダンス整合を図るためのものであり、このインピーダンス調整部１４ｂの長さ、つまり切り込み１５の深さは、スロット１３の長辺周縁のどこに給電部を設けるかに応じて適宜設定される。本実施形態例の場合、給電線路１４がスロット１３の長手方向中央部を横切る位置に配置させてあるため、切り込み１５の深さをアンテナ共振長の約８分の１と大きめに設定している。こうすることによって、インピーダンスがほぼゼロであるショート端１４ａと、スロット１３の長手方向中央部に隣接してインピーダンスが相当に高い給電部との間の位相を約π／４だけずらすことができるので、高インピーダンスでの整合が可能となる。

ただし、給電線路１４をスロット１３の長手方向一端側へオフセットさせた位置に配置させる場合には、給電部のインピーダンスが低くなるので、給電線路１４のショート端１４ａと該給電部との間の位相を大きくずらす必要はなく、それゆえ、切り込み１５の深さを浅くしてインピーダンス調整部１４ｂを短く形成すればよい。

このように本実施形態例に係るスロットアンテナ２０は、給電線路（コプレーナ線路）１４の基端側に一対の切り込み１５に挟まれたインピーダンス調整部１４ｂが設けてあり、給電線路１４のショート端１４ａが切り込み１５の深さ分だけスロット１３から離隔させてあるので、切り込み１５の深さを適宜調整することによって、スロット１３の長辺の任意の場所でインピーダンスを容易に整合させることができる。そして、本実施形態例のように、給電線路１４をスロット１３の長手方向中央部を横切る位置に配置させて高インピーダンスで整合させた場合には、給電線路１４をスロット１３の長手方向中央部からオフセットさせる構成のものに比べて、同じ共振周波数でもスロット１３の長手寸法を短縮させることができるため、小型化が図りやすくなる。

また、図２に示すアンテナ装置１０は、回路基板を収納する板金製のケース１１の上板部１２を利用してスロット１３や給電線路１４を形成しているので、スロットアンテナ２０をプレス加工等によって極めて簡単に製造することができて低コスト化が促進しやすい。しかも、ケース１１の底板部をスロットアンテナ２０の反射板として機能させることができるため、上方へ効率良く電波を放射させることが可能となる。

本発明の実施形態例に係るスロットアンテナの平面図である。該スロットアンテナを備えたアンテナ装置の斜視図である。従来例に係るスロットアンテナの要部斜視図である。

符号の説明

１０アンテナ装置
１１ケース
１２上板部（導体部材）
１３スロット
１４給電線路（コプレーナ線路）
１４ａショート端（基端）
１４ｂインピーダンス調整部
１５切り込み
２０スロットアンテナ

Claims

金属板からなる平板状の導体部材と、該導体部材に開設された長方形状のスロットと、前記導体部材から延出して前記スロット内を短手方向に沿って横切る給電線路とを備え、
前記給電線路の先端部をその板面と直交する方向へ折り曲げて給電回路に接続すると共に、前記導体部材に前記スロットの長辺周縁から前記給電線路の基端部の両側縁に沿って延びる一対の切り込みを形成し、これら切り込みの深さをアンテナ共振長の４分の１以下に設定したことを特徴とするスロットアンテナ。
請求項１の記載において、前記給電線路を前記スロットの長手方向中央部を横切る位置に配置させると共に、前記切りの深さをアンテナ共振長の約８分の１に設定したことを特徴とするスロットアンテナ。