JP4182118B2

JP4182118B2 - デュアル周波数アンテナ

Info

Publication number: JP4182118B2
Application number: JP2006139158A
Authority: JP
Inventors: 知難張; 旭賢孫
Original assignee: 大同股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2026-05-18
Also published as: JP2007053732A; US20070035450A1; TW200707844A; TWI260821B

Description

本発明は一種のデュアル周波数アンテナに関するものであり、特に、共平面の矩形環とパッチで構成されたデュアル周波数アンテナを指す。

無線ＬＡＮ（ｗｉｒｅｌｅｓｓＬＡＮ）設備、例えば、無線ＬＡＮカード及び無線ＬＡＮアクセスポイント（ＡＰ）は、ネットワークハードウエア構造の設定を簡易化でき、並びに十分にゆとりのあるデータ伝送周波数範囲を提供できる。現在、無線ＬＡＮの規格は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇの三種類に分けられ、その作業周波数はそれぞれ２．４ＧＨｚ（２４００〜２４８４ＭＨｚ）、５．２ＧＨｚ（５１５０〜５３５０ＭＨｚ）、２．４ＧＨｚとされ、その周波数幅は、それぞれ１１Ｍ、５４Ｍ，及び５４Ｍバイト（Ｂｙｔｅ）とされる。これにより、同時に田井種類のデータを伝送する能力を提供するために、無線ＬＡＮ設備にはデュアル周波数アンテナを組み合わせて、無線ＬＡＮ設備を二種類の作業モードで切り換え可能とし、並びにそれぞれ２．４ＧＨｚ及び５．４ＧＨｚの作業周波数で作業できるようにする必要がある。

このほか、無線ＬＡＮ設備の小型化の目的を達成するため、マイクロストリップアンテナ（ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐａｎｔｅｎｎａ）を無線ＬＡＮ設備のアンテナとして採用するのが好ましい。しかし、現在、マイクロストリップアンテナを無線ＬＡＮ設備のアンテナとなすための好ましい解決策はなく、このため、デュアル周波数で作業できるマイクロストリップアンテナに対する需要がある。本発明者は無線ＬＡＮ設備のアンテナとなすことができて使用者の要求を満足させられる新たなデュアル周波数アンテナを設計した。

本発明の目的は、一種のデュアル周波数アンテナを提供することにあり、それは比較的小さい回路面積を具備し並びにデュアル周波数信号を受信できるものとする。

上述の目的を達成するため、本発明は一種のデュアル周波数アンテナを提供し、それは、中心が中空とされた矩形環と、矩形環の中空部分に置かれたパッチと、矩形環をトリガして矩形環状アンテナを形成でき、また、パッチをトリガしてパッチアンテナを形成することができるフィード線と、を包含し、そのうち、矩形環、パッチ、及びフィード線は共平面であり、デュアル周波数アンテナは無線ＬＡＮ設備が必要なアンテナとされ得る。

請求項１の発明は、デュアル周波数アンテナにおいて、
中心が中空とされた矩形環と、
該矩形環のその中空部分に置かれたパッチと、
該矩形環をトリガして矩形環状アンテナを形成でき、該パッチをトリガしてパッチアンテナを形成できるフィード線と、
を包含し、該矩形環、該パッチ、及び該フィード線が同一平面であり、該フィード線が該矩形環と該パッチの中間に位置し、且つ該フィード線、該矩形環及び該パッチが相互に電気的接続を形成せず、該デュアル周波数アンテナは無線ＬＡＮ設備が必要とするアンテナとされ得ることを特徴とする、デュアル周波数アンテナとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載のデュアル周波数アンテナにおいて、デュアル周波数アンテナがＦＲ４材料の回路板に置かれたことを特徴とする、デュアル周波数アンテナとしている。
請求項３の発明は、請求項１記載のデュアル周波数アンテナにおいて、該無線ＬＡＮ設備が少なくとも、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇのうち二つの規格に符合することを特徴とする、デュアル周波数アンテナとしている。
請求項４の発明は、請求項１記載のデュアル周波数アンテナにおいて、該パッチが一組の除去された斜辺を具えたことを特徴とする、デュアル周波数アンテナとしている。
請求項５の発明は、請求項１記載のデュアル周波数アンテナにおいて、該デュアル周波数アンテナが二層基板上に置かれたことを特徴とする、デュアル周波数アンテナとしている。

本発明によるとデュアル周波数アンテナは、矩形環状アンテナ及びパッチアンテナが結合されて比較的的小さい回路面積を具備し、並びにデュアル周波数（低周波数及び高周波数）信号を受信でき、無線ＬＡＮ設備が必要とするアンテナとされる。そのうち、無線ＬＡＮ設備はＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格に符合する。

矩形環状（ｓｑｕａｒｅｒｉｎｇ）アンテナ及びパッチ（ｐａｔｃｈ）アンテナは二種類のよく目にするアンテナであるが、現在両者を結合させる情報はどの文献にも記載されておらず、ゆえに本発明のデュアル周波数アンテナは、矩形環状アンテナとパッチアンテナを結合して形成し、デュアル周波数アンテナを比較的小さい回路面積を具備するものとなし、並びにデュアル周波数（低周波数及び高周波数）信号を受信でき、使用者のデュアル周波数アンテナに対する要求を満足させる。このほか、そのうちの一つの以下の本発明の実施例の説明中には、良好なゲインを提供できる二層基板のデュアル周波数アンテナが記載されている。

第１実施例：
図１に示されるように、本実施例中にあって、本発明のデュアル周波数アンテナ１０は、矩形環１２、パッチ１４、及びフィード線（ｆｅｅｄｌｉｎｅ）１６を包含し、矩形環１２、パッチ１４、及びフィード線１６は相互に電気的接続を発生せず、矩形環１２、パッチ１４、及びフィード線１６は単層基板の上表面に置かれ、この単層基板の誘電率εは好ましくは４．４とされる。フィード線１６は信号結合の方法でそれぞれ矩形環１２及びパッチ１４をトリガし、矩形環状アンテナ及びパッチアンテナを形成し、そのうち矩形環状アンテナは低周波数信号（２．４ＧＨｚに設定されている）、パッチアンテナは高周波数信号（５．２ＧＨｚに設定されている）の受信及び伝送をそれぞれ請け負う。

周知のとおり、アンテナの作業周波数とアンテナ自身の物理寸法には関係があり、これにより、矩形環状アンテナが必要とする周長は低周波数信号が対応する波長の１／４とされ、ゆえに、その辺長は一般アンテナが必要とする１／２波長の長さよりはるかに小さく、ゆえに矩形環状アンテナは比較的小さい面積しか占有せず、並びに固定方向性（ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ）の特徴を具備している。このほか、矩形環状アンテナはプリント回路工程を利用して製造でき、並びに好ましくはＦＲ４材料の回路板を採用することで良好な電気特性を獲得できる。このほか、矩形環状アンテナの中心部分は中空とされ、ゆえに使用者はその必要な抵抗値により矩形環状アンテナの環の幅を調整でき、一般には、環の幅が狭くなるほど、矩形環状アンテナの抵抗は高くなる。矩形環状アンテナの設定作業周波数は２．４ＧＨｚとされるため、矩形環１２の内辺長は１５．４ｍｍとされるのが好ましく、その環の幅は２．３ｍｍとされるのが好ましい。最後に、矩形環１２の中間は中空とされ、パッチ１４が矩形環状アンテナの中空部分に置かれることで回路面積節約の目的が達成される。

パッチアンテナに設定された作業周波数は５．２ＧＨｚであり、このため、パッチ１４の辺長は１３ｍｍとされるのがよい。フィード線１６の長さは使用者の必要により決定され、好ましくは１９ｍｍとされ、その幅は好ましくは１ｍｍとされ、且つフィード線１６と矩形環１２及びパッチ１４はそれぞれ０．２ｍｍ離間している。

図２に示されるように、本発明のデュアル周波数アンテナ１０のリターンロス（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）は周波数２．４ＧＨｚ、４．６ＧＨｚ、及び５．２ＧＨｚにあって比較的低く、リターンロスはそれぞれ−２３、−２８、−２５ゲインとされ、無線ＬＡＮ設備の二つの作業周波数と一致し、ゆえに、本発明のデュアル周波数アンテナ１０は無線ＬＡＮ設備が必要とするアンテナとされうる。

第２実施例：
第１実施例のデュアル周波数アンテナ１０は方向性を具備し、特定方向の極性信号を受信及び伝送するのに適用されるのみで、円形極性（ｃｉｒｃｕｌａｒｐｏｌａｒｉｚｅｄ）信号を受信したければ、第１実施例のデュアル周波数アンテナ１０を調整する必要がある。図３に示されるように、本実施例では、本発明のデュアル周波数アンテナ３０は、一つの矩形環３２、パッチ３４、及びフィード線３６を包含する。そのうち、フィード線３６の特徴はフィード線１６と同じであり、矩形環３２の特徴は矩形環１２と類似するが、異なるところは、矩形環３２のそのうち一組の対角の角度が９０度でなく、延伸された斜辺を具備し、この斜辺の長さが１ｍｍに等しいことが好ましいことである。パッチ３４の特徴はパッチ１４と類似するが、異なるところは、パッチ３４のそのうち一組の対角の角度が９０度でなく、除去された斜辺を具備し、この斜辺の長さが２．３ｍｍに等しいことが好ましいことである。矩形環３２、パッチ３４の形状により、本実施例のデュアル周波数アンテナ３０は円形極性の低周波数信号（２．４ＧＨｚに設定されている）及び高周波数信号（５．２ＧＨｚに設定されている）の受信と伝送を行える。

第３実施例：
図４に示されるように、本実施例では、本発明のデュアル周波数アンテナ５０は矩形環５２、パッチ５４、及びフィード線５６を包含する。矩形環５２、パッチ５４、及びフィード線５６は相互に電気的接続を発生せず、更に特に、本発明のデュアル周波数アンテナ５０は二層基板（ｔｗｏ−ｌｅｖｅｌｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を採用している点が、第１及び第２実施例が単層基板（ｓｉｎｇｌｅｌｅｖｅｌｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を採用しているのとは異なる。且つ矩形環５２、パッチ５４、及びフィード線５６が二層基板の上表面に置かれる。図５に示されるように、矩形環状アンテナの設定作業周波数は２．４５ＧＨｚとされ、これにより矩形環５２の外辺長は２８ｍｍとされて、内辺長は２０ｍｍとされるのがよく、その環の幅は４ｍｍとされるのがよい。このほか、パッチアンテナの設定作業周波数は５．２ＧＨｚとされ、これにより、パッチ５４の辺長は１６ｍｍとされるのがよい。フィード線５６の長さは使用者の必要により決定されるが、７ｍｍとされて、その幅は１ｍｍとされるのがよく、且つフィード線５６と矩形環５２及びパッチ５４は相互に１ｍｍ及び０．２ｍｍ離間するのがよい。最後に、二層基板の第１層材料の誘電率ε₁は４．４とされるのがよく、厚さは１．６ｍｍとされるのがよく、矩形環５２、パッチ５４及びフィード線５６が第１層材料の上表面に置かれる。第２層材料の誘電率ε₂は１とされるのがよく（即ち空気を誘電体とする）、厚さは３ｍｍ、第２層材料の下表面は接地面とされるのがよい。本発明のデュアル周波数アンテナ５０は低周波数時の水平ゲイン線６２及び垂直ゲイン線６４、及び高周波数時の水平ゲイン線７２及び垂直ゲイン線７４はそれぞれ図６及び７に示されるとおりであり、明らかに、このアンテナは水平分極下で、デュアル周波数がいずれも高ゲインを有し、且つ第１実施例の性能が比較的良好である。このほか、第２実施例と同様に、使用者は第３実施例のデュアル周波数アンテナ５０に対しても少し調整を行って、それを円形極性信号を受信及び伝送可能とすることができる。

上述の実施例は説明に便利なように提示したものであり、本発明の主張する権利範囲は特許請求の範囲の記載に準じるものとし、上述の実施例に制限されるものではない。

本発明の第１実施例の表示図である。本発明の第１実施例のリターンロス波形図である。本発明の第２実施例の表示図である。本発明の第３実施例の表示図である。本発明の第３実施例の断面図である。本発明の第３実施例の低周波数ゲイングラフである。本発明の第３実施例の高周波数ゲイングラフである。

符号の説明

１０デュアル周波数アンテナ１２矩形環
１４パッチ１６フィード線
３０デュアル周波数アンテナ３２矩形環
３４パッチ３６フィード線
５０デュアル周波数アンテナ５２矩形環
５４パッチ５６フィード線

Claims

デュアル周波数アンテナにおいて、
中心が中空とされた矩形環と、
該矩形環のその中空部分に置かれたパッチと、
該矩形環をトリガして矩形環状アンテナを形成でき、該パッチをトリガしてパッチアンテナを形成できるフィード線と、
を包含し、該矩形環、該パッチ、及び該フィード線が同一平面であり、該フィード線が該矩形環と該パッチの中間に位置し、且つ該フィード線、該矩形環及び該パッチが相互に電気的接続を形成せず、該デュアル周波数アンテナは無線ＬＡＮ設備が必要とするアンテナとされ得ることを特徴とする、デュアル周波数アンテナ。
請求項１記載のデュアル周波数アンテナにおいて、デュアル周波数アンテナがＦＲ４材料の回路板に置かれたことを特徴とする、デュアル周波数アンテナ。
請求項１記載のデュアル周波数アンテナにおいて、該無線ＬＡＮ設備が少なくとも、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇのうち二つの規格に符合することを特徴とする、デュアル周波数アンテナ。
請求項１記載のデュアル周波数アンテナにおいて、該パッチが一組の除去された斜辺を具えたことを特徴とする、デュアル周波数アンテナ。
請求項１記載のデュアル周波数アンテナにおいて、該デュアル周波数アンテナが二層基板上に置かれたことを特徴とする、デュアル周波数アンテナ。