JP4027237B2

JP4027237B2 - デュアルバンドアンテナ

Info

Publication number: JP4027237B2
Application number: JP2003014989A
Authority: JP
Inventors: 元珠竇
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: JP2004228981A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２種類の周波数帯域（バンド）の信号波の送信や受信が可能で、車載用通信機等に組み込んで好適な小型のデュアルバンドアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のデュアルバンドアンテナとして、図４に示すように、ピッチが異なる２種類のメアンダラインを連結してなる放射導体を基板表面に設けたアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４に示す従来のデュアルバンドアンテナ１は、接地導体板２上に立設された誘電体基板３の表面に銅箔等からなる放射導体４がパターニングされており、この放射導体４が、比較的広いピッチで給電点に近い側からメアンダ形状に延出形成された第１の放射導体部４ａと、比較的狭いピッチで第１の放射導体部４ａの先端からメアンダ形状に延出形成された第２の放射導体部４ｂとを連結した構成になっている。
【０００４】
このように構成されたデュアルバンドアンテナ１においては、放射導体４の給電点に同軸ケ−ブル等の給電線を介して第１の高周波電力を供給することにより、第１の放射導体部４ａから第２の放射導体部４ｂへと至る放射導体４の全体を第１の周波数ｆ₁に共振させることができると共に、該給電点に第２の高周波電力を供給することにより、第１の放射導体部４ａだけを第１の周波数ｆ₁よりも高周波な第２の周波数ｆ₂に共振させることができる。つまり、狭ピッチのメアンダライン（第２の放射導体部４ｂ）には周波数の高い高周波電流が流れにくいため、第２の周波数ｆ₂に対しては第１の放射導体部４ａだけを放射素子として動作させることが可能となる。また、このように放射導体４が蛇行したメアンダ形状に形成してあると、直線状に延出形成した放射導体に比べて、同じ電気長で高さ寸法を大幅に低減することができるので、アンテナ全体の小型低背化に有利である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−６８９１７号公報（第３−４頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図４に示す従来のデュアルバンドアンテナ１においては、放射導体４のメアンダピッチ（蛇行部の間隔）を過度に狭くすると高次モードが発生しやすく、放射導体４を過度に細くすると共振周波数帯域が狭くなってしまうので、結局、アンテナ性能を劣化させないためには、放射導体４をある程度の太さに形成してメアンダピッチも狭くなりすぎないように配慮した設計が要求される。そのため、メアンダピッチが異なる２種類の放射導体部４ａ，４ｂを直列に連結して第１の周波数ｆ₁に対応する電気長を確保しようとすると、誘電体基板３による波長短縮効果を加味しても長寸な放射導体４になってしまい、アンテナ全体の低背化が促進しにくいという問題があった。
【０００７】
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、小型低背化が促進しやすいデュアルバンドアンテナを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明のデュアルバンドアンテナは、平坦な接地導体上に立設された誘電体基板の表面に導体パターンからなる放射導体を設けてなり、この放射導体が、メアンダ形状に形成されて下端部に高周波電力が供給される第１の蛇行部と、この第１の蛇行部よりも狭ピッチなメアンダ形状に形成されて該第１の蛇行部の上端部に連続する第２の蛇行部と、この第２の蛇行部に連続して前記誘電体基板の上端部に形成された容量性導体部とを備えていると共に、前記第１の蛇行部の上端部と前記容量性導体部とを前記誘電体基板の一側部近傍で局部的に対向させて容量結合部となし、この容量結合部と前記誘電体基板の他側部との間に前記第２の蛇行部を配置する構成にした。
【０００９】
このように構成されたデュアルバンドアンテナでは、供給される高周波電力の周波数が比較的低いときには、第１の蛇行部から第２の蛇行部へと電流が流れ、容量性リアクタンスが大となる容量結合部は第１の蛇行部に対して電気的にほぼ遮断した状態に設定することができるので、第１および第２の蛇行部の全体を長めの共振長で共振させることが可能となる。しかるに、周波数が高くなるにつれて第２の蛇行部の誘導性リアクタンスが増大し、逆に容量結合部の容量性リアクタンスは低減する。したがって、供給される高周波電力の周波数がある程度高いときには、容量結合部を介して第１の蛇行部を容量性導体部と電気的に接続し、第２の蛇行部へは電流がほとんど流れない状態に設定することができ、第１の蛇行部だけを短い共振長で共振させることが可能となる。そして、高低いずれの共振状態においても容量性導体部が短縮コンデンサとして機能するため、所定の周波数に共振させるうえで必要な放射導体の電気長が短縮され、これに加えて容量結合部の側方のスペース内に第２の蛇行部をコンパクトに配置できるため、アンテナ全体の高さ寸法を大幅に低減できる。
【００１０】
また、かかる構成において、前記容量性導体部を前記誘電体基板の片面とその裏面に設け、これら両面の容量性導体部どうしをスルーホールを介して接続しておけば、アンテナ全体を大型化しなくても容量性導体部に広い面積が確保できるため、小型低背化が促進しやすくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について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デュアルバンドアンテナの正面図、図２は該デュアルバンドアンテナの背面図、図３は該デュアルバンドアンテナの等価回路図である。
【００１２】
図１，２に示すデュアルバンドアンテナ１０は、接地導体板１１上に立設された誘電体基板１２の表裏両面に、銅箔等を所定形状にパターニングしてなる放射導体１３を設けて構成されている。この放射導体１３は、太い帯状のメアンダ形状に形成された第１の蛇行部１４と、やや細い帯状のメアンダ形状に形成されて第１の蛇行部１４の上端部に連続する第２の蛇行部１５と、誘電体基板１２の最上部の表裏両面を占有する領域に形成されてスルーホール１７にて接続された容量性導体部１６ａ，１６ｂとに区別され、容量性導体部１６ａから下向きに延びる延出部１６ｃが第２の蛇行部１５の上端部と連続している。また、誘電体基板１２の一側部近傍（図１の左側部）で第１の蛇行部１４の上端部と容量性導体部１６ａの延出部１６ｃとを所定の隙間１８ａを存して対向させることにより、両者１４，１６ａを容量結合させている。つまり、第１の蛇行部１４および容量性導体部１６ａが隙間１８ａを挟んで対向している部分が容量結合部１８となっており、この容量結合部１８と誘電体基板１２の他側部（図１の右側部）とで挟まれたスペース内に第２の蛇行部１５が形成されている。
【００１３】
第１の蛇行部１４の下端部には、同軸ケ−ブル等の給電線を介して、相対的に低い第１の周波数ｆ₁の高周波電力と、第１の周波数ｆ₁よりも高周波な第２の周波数ｆ₂の高周波電力とが、選択的に供給されるようになっている。この第１の蛇行部１４は、太くてメアンダピッチも広いためインダクタンスは小さいが、第２の蛇行部１５は、第１の蛇行部１４よりも細くて狭ピッチなメアンダラインなのでインダクタンスは大きい。そのため、第２の蛇行部１５は、供給される高周波電力の周波数がｆ₁程度に低ければ誘導性リアクタンスが小さいため電流を妨げないが、周波数がｆ₂程度に高くなると誘導性リアクタンスが増大するため、第２の蛇行部１５には電流が流れにくくなる。一方、容量結合部１８は、供給される高周波電力の周波数がｆ₁程度に低ければ容量性リアクタンスが大きいため、第１の蛇行部１４とは電気的にほぼ遮断された状態になるが、周波数がｆ₂程度に高くなると容量性リアクタンスが低減するので、この容量結合部１８を介して第１の蛇行部１４が容量性導体部１６ａと電気的に接続された状態となる。
【００１４】
また、かかるデュアルバンドアンテナ１０の等価回路図である図３において、インダクタＬ₁は第１の蛇行部１４を示し、インダクタＬ₂は第２の蛇行部１５を示し、キャパシタＣ₁は容量結合部１８を示し、キャパシタＣ₂は容量性導体部１６ａおよび１６ｂを示している。また、同図においてＲｘは放射抵抗を示している。
【００１５】
このようなデュアルバンドアンテナ１０の動作について説明すると、第１の蛇行部１４の下端部に第１の周波数ｆ₁の高周波電力を供給した場合には、第１の蛇行部１４から第２の蛇行部１５へと電流が流れて、第１および第２の蛇行部１４，１５の全体を長めの共振長で共振させることができる。このとき、リアクタンスの大きい容量結合部１８は、第１の蛇行部１４とは電気的にほぼ遮断された状態になっている。また、面積の大きな容量性導体部１６ａ，１６ｂが短縮コンデンサとして機能し、第１の周波数ｆ₁に共振させるうえで必要な電気長が大幅に短縮されていることから、第１および第２の蛇行部１４，１５の全長は比較的短くて済み、かつ、容量性導体部１６ａの側方のスペースを有効利用して第２の蛇行部１５をコンパクトに配置することができ、それゆえアンテナ全体の低背化が図りやすくなっている。しかも、誘電体基板１２の表裏両面を利用して容量性導体部１６ａ，１６ｂを形成しているので、誘電体基板１２を大型化することなく容量性導体部１６ａ，１６ｂに十分広い面積を確保することができ、アンテナ全体の小型化が図りやすくなっている。
【００１６】
また、第１の蛇行部１４の下端部に第２の周波数ｆ₂の高周波電力を供給した場合には、第１の蛇行部１４が容量結合部１８を介して容量性導体部１６ａ，１６ｂと電気的に接続されて、第２の蛇行部１５へは電流がほとんど流れない状態となり、第１の蛇行部１４だけを短い共振長で共振させることができる。この場合も、容量性導体部１６ａ，１６ｂが短縮コンデンサとして機能し、第２の周波数ｆ₂に共振させるうえで必要な電気長は大幅に短縮されている。したがって、高低２種類の周波数に共振可能なデュアルバンドアンテナ１０の小型低背化を容易に実現することができる。
【００１８】
なお、上述した実施形態例では、誘電体基板１２の表裏両面に容量性導体部１６ａ，１６ｂを形成して大きな容量値を得ているが、誘電体基板１２の片面だけに容量性導体部を設ける構成や、誘電体基板１２上に水平に設置した金属導体板等を容量性導体部に接続して容量値を大幅に増大させる構成にしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２０】
供給される高周波電力の周波数が相対的に低いときには、第１の蛇行部から第２の蛇行部へと電流が流れて両蛇行部の全体を共振させることができ、周波数が相対的に高いときには、第２の蛇行部へは電流がほとんど流れず第１の蛇行部だけを共振させることができるデュアルバンドアンテナであり、高低いずれの共振状態においても容量性導体部が短縮コンデンサとして機能するため、所定の周波数に共振させるうえで必要な放射導体の電気長が短縮され、しかも、第１の蛇行部の上端部と容量性導体部との間に存する容量結合部の側方に第２の蛇行部が形成されており、第１および第２の蛇行部と容量性導体部とからなる放射導体を誘電体基板上にコンパクトに配置できるため、アンテナ全体の小型低背化を容易に促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係るデュアルバンドアンテナの正面図である。
【図２】該デュアルバンドアンテナの背面図である。
【図３】該デュアルバンドアンテナの等価回路図である。
【図４】従来例に係るデュアルバンドアンテナの説明図である。
【符号の説明】
１０デュアルバンドアンテナ
１１接地導体板
１２誘電体基板
１３放射導体
１４第１の蛇行部
１５第２の蛇行部
１６ａ，１６ｂ容量性導体部
１６ｃ延出部
１７スルーホール
１８ａ隙間
１８容量結合部

Claims

平坦な接地導体上に立設された誘電体基板の表面に導体パターンからなる放射導体を設けてなり、この放射導体が、メアンダ形状に形成されて下端部に高周波電力が供給される第１の蛇行部と、この第１の蛇行部よりも狭ピッチなメアンダ形状に形成されて該第１の蛇行部の上端部に連続する第２の蛇行部と、この第２の蛇行部に連続して前記誘電体基板の上端部に形成された容量性導体部とを備えていると共に、前記第１の蛇行部の上端部と前記容量性導体部とを前記誘電体基板の一側部近傍で局部的に対向させて容量結合部となし、この容量結合部と前記誘電体基板の他側部との間に前記第２の蛇行部を配置したことを特徴とするデュアルバンドアンテナ。
請求項１の記載において、前記容量性導体部を前記誘電体基板の片面とその裏面に設け、これら両面の容量性導体部どうしをスルーホールを介して接続したことを特徴とするデュアルバンドアンテナ。