JP4238325B2 - Multi-frequency microstrip antenna - Google Patents
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Description
本発明は、複数の周波数で動作する多周波共用特性を備えたマイクロストリップアンテナ(以下、“MSA”と略す。)に関し、素子の厚みを削減し、小型化することを可能にしたものである。 The present invention relates to a microstrip antenna (hereinafter abbreviated as “MSA”) having a multi-frequency shared characteristic that operates at a plurality of frequencies, and enables the element to be reduced in thickness and reduced in size. .
MSAは、放射導体と地導体(GND)との間の電界によって放射導体の端部に生じた磁流を波源として、電波を放射するアンテナである。
本発明者等は、先に、菱形の外形を有する平面状の放射素子に1または複数個のV字状のスリットを設けた多周波共用MSAを開発した(下記非特許文献1)。
The MSA is an antenna that radiates radio waves using a magnetic current generated at the end of the radiation conductor due to an electric field between the radiation conductor and the ground conductor (GND) as a wave source.
The present inventors have previously developed a multi-frequency shared MSA in which one or a plurality of V-shaped slits are provided in a planar radiating element having a rhombus-shaped outer shape (the following Non-Patent Document 1).
この多周波共用MSAは、図14に示すように、第1の絶縁基板21に形成された菱形の金属導体層から成る放射素子22と、第2の絶縁基板23に形成されたT字形状の金属導体層から成る給電部24と、第2の絶縁基板23の裏面に設けられた地導体25と、中心導体及び外側導体を有する同軸コネクタ26とを備えている。
給電部24のT字形状の金属導体層には、同軸コネクタ26の中心導体の先端が、第2の絶縁基板23を貫通して接続している。この給電部の構造は、“Lプローブ”と呼ばれるものであり、Lプローブは、広帯域な電磁結合型の給電が可能なプローブとして知られている。また、中心導体から絶縁された同軸コネクタ26の外側導体は、地導体25に接続している。
このように、第2の絶縁基板23は、Lプローブ24を保持する給電用基板としての役割を果たしており、アンテナ部基板である第1の絶縁基板21と、Lプローブ24を挟む形で積層される。
アンテナ部基板の第1の絶縁基板21には、正三角形を2つ組み合わせた菱形形状の放射素子22が形成されており、図14(b)、(c)に示すように、Lプローブ24は、この菱形の一方の鋭角位置に配置されている。
また、放射素子22には、菱形の二辺に平行するV字型のスリットが3本(31、32、33)形成されており、各スリット31、32、33のV字はLプローブの側に開いている(このV字型スリットを、以下 “逆V字型スリット”と呼ぶ。)。
As shown in FIG. 14, the multi-frequency shared MSA includes a radiating element 22 made of a rhombus metal conductor layer formed on a first insulating substrate 21 and a T-shape formed on a second insulating substrate 23. A power feeding unit 24 made of a metal conductor layer, a ground conductor 25 provided on the back surface of the second insulating substrate 23, and a coaxial connector 26 having a center conductor and an outer conductor are provided.
The tip of the central conductor of the coaxial connector 26 is connected to the T-shaped metal conductor layer of the power feeding unit 24 through the second insulating substrate 23. The structure of this power supply unit is called an “L probe”, and the L probe is known as a probe capable of supplying a broadband electromagnetic coupling type power supply. The outer conductor of the coaxial connector 26 insulated from the center conductor is connected to the ground conductor 25.
As described above, the second insulating substrate 23 plays a role as a power feeding substrate for holding the L probe 24 and is laminated so as to sandwich the L probe 24 and the first insulating substrate 21 which is the antenna portion substrate. The
On the first insulating substrate 21 of the antenna portion substrate, a diamond-shaped radiating element 22 formed by combining two equilateral triangles is formed. As shown in FIGS. The diamond is disposed at one acute angle position of the rhombus.
The radiating element 22 has three (31, 32, 33) V-shaped slits parallel to the two sides of the rhombus. The V-shape of each slit 31, 32, 33 is on the L probe side. (This V-shaped slit is hereinafter referred to as an “inverted V-shaped slit”).
この3本の逆V字型スリットにより、放射素子22には、図15(a)(b)(c)(d)に示す4つの電流経路が形成され、Lプローブ24から給電を受けた場合に、各電流経路に起因する共振現象が現れる。ここでは、最も長い電流経路(図15(a))の電流分布に基づく現象を“1stモード”、2番目に長い電流経路(図15(b))の電流分布に基づく現象を“2ndモード”、3番目に長い電流経路(図15(c))の電流分布に基づく現象を“3rdモード”、最も短い電流経路(図15(d))の電流分布に基づく現象を “4thモード”と呼ぶことにする。
図16は、このMSAのリターンロス特性を示している。縦軸はリターンロスの値、横軸は周波数を示している。同図中の(a)(b)(c)(d)は、それぞれ、1stモード、2ndモード、3rdモード及び4thモードによる共振現象に対応し、モードの次数が増加するに伴い、その共振周波数が高域側へ移行している。
このように、この多周波共用MSAは、共振周波数を異にする複数のモードを有しているため、マルチバンド特性を持つアンテナとして利用することができる。
FIG. 16 shows the return loss characteristics of this MSA. The vertical axis represents the return loss value, and the horizontal axis represents the frequency. (A), (b), (c), and (d) in the same figure correspond to resonance phenomena in the 1st mode, 2nd mode, 3rd mode, and 4th mode, respectively, and the resonance frequency increases as the mode order increases. Has shifted to the high frequency side.
As described above, the multi-frequency shared MSA has a plurality of modes having different resonance frequencies, and thus can be used as an antenna having multiband characteristics.
しかし、この多周波共用MSAは、放射素子22が形成されたアンテナ部基板21と、Lプローブ24が形成された給電用基板23とを正確に位置合せして組み立てる必要があるため、製造工程が複雑になる。また、二枚の基板を積層しているため、素子の厚みを薄くして小型化することが難しい。 However, this multi-frequency shared MSA needs to be assembled by accurately aligning and assembling the antenna portion substrate 21 on which the radiating element 22 is formed and the power supply substrate 23 on which the L probe 24 is formed. It becomes complicated. In addition, since the two substrates are stacked, it is difficult to reduce the size of the element by reducing the thickness.
本発明は、こうした事情を考慮して創案したものであり、製造が容易であり、また、薄型化が可能な多周波共用MSAを提供することを目的としている。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object thereof is to provide a multi-frequency shared MSA that is easy to manufacture and can be thinned.
本発明の多周波共用MSAは、菱形の外形を有する平面状の放射素子と、前記菱形の第1の鋭角と第2の鋭角とを結ぶ対角線の延長線上にあって、前記第1の鋭角の近傍に位置する給電点と、前記放射素子と同一の平面上にあって、前記給電点の位置を基点として、前記菱形の第1の鋭角を挟む二辺と平行にV字状に延びるスタブとを備え、前記放射素子が、前記対角線の上に基点を有し、且つ、前記第1の鋭角の側に開いたV字状のV型スリットを1または複数具備していることを特徴としている。
この多周波共用MSAは、給電用スタブが、菱形形状を有する放射素子と同一平面上にあるため、一枚の基板で構成することができる。
The multi-frequency shared MSA of the present invention lies on an extension line of a diagonal line connecting a planar radiating element having a rhombus-shaped outer shape and a first acute angle and a second acute angle of the rhombus, and has the first acute angle. A feeding point located in the vicinity, and a stub that is on the same plane as the radiating element and extends in a V shape in parallel with two sides sandwiching the first acute angle of the rhombus with the position of the feeding point as a base point The radiating element has one or more V-shaped V-shaped slits having a base point on the diagonal line and opened on the first acute angle side. .
The multi-frequency shared MSA can be configured with a single substrate because the power supply stub is on the same plane as the diamond-shaped radiating element.
本発明の多周波共用MSAは、複数の基板を組み合わせる必要が無いため、製造が容易である。また、組み合わせ誤差が生じないため、高精度に製造することができる。さらに、一枚の基板で構成できるため、薄型化が可能である。 The multi-frequency shared MSA of the present invention is easy to manufacture because it is not necessary to combine a plurality of substrates. Further, since no combination error occurs, it can be manufactured with high accuracy. Further, since it can be constituted by a single substrate, it can be thinned.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る多周波共用MSAの構成を示す図であり、図1(a)は斜視図、図1(b)は断面図、図1(c)は放射素子及び給電スタブの拡大図である。図2は、この多周波共用MSAに形成される電流経路、図3は、この多周波共用MSAのリターンロス特性、図4は、この多周波共用MSAの放射パターン、図5は、この多周波共用MSAの利得特性をそれぞれ示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a multi-frequency shared MSA according to the first embodiment of the present invention, where FIG. 1 (a) is a perspective view, FIG. 1 (b) is a cross-sectional view, and FIG. It is an enlarged view of a radiation element and a feed stub. 2 is a current path formed in the multi-frequency shared MSA, FIG. 3 is a return loss characteristic of the multi-frequency shared MSA, FIG. 4 is a radiation pattern of the multi-frequency shared MSA, and FIG. The gain characteristics of the shared MSA are shown respectively.
この多周波共用MSAは、絶縁基板41の表面に形成された菱形の金属導体層から成る放射素子42と、絶縁基板41の表面に形成されたV字形状の金属導体層から成る給電スタブ43と、絶縁基板41の裏面に設けられた地導体45と、中心導体及び外側導体を有する同軸コネクタ46とを備えている。
同軸コネクタ46の中心導体は、絶縁基板41を貫通し、その先端がV字形状の給電スタブ43に接続している。また、中心導体から絶縁された同軸コネクタ46の外側導体は、絶縁基板41の裏面で地導体45に接続している。
絶縁基板41の表面に形成された放射素子42は、菱形形状を有し、同軸コネクタ46の中心導体は、この菱形の鋭角を結ぶ対角線の延長線上であって、一方の鋭角に近い位置で給電スタブ43と接続している(この鋭角を“第1鋭角”と呼び、他方の鋭角を“第2鋭角”と呼ぶことにする。)。V字形の給電スタブ43は、同軸コネクタ46の中心導体の位置を基点として、二方向に延びるスタブから成り、各スタブは、菱形の第1鋭角を挟む各辺と間隔を空けて平行している。
また、菱形の放射素子42には、第1鋭角の側に開いた逆V字型スリットが3本(51、52、53)形成されている。各逆V字型スリット(51、52、53)の基点は、菱形の第1鋭角及び第2鋭角を結ぶ対角線上にあり、各スリットは、菱形の第2鋭角を挟む二辺のいずれかに平行している。
The multi-frequency shared MSA includes a radiating element 42 made of a diamond-shaped metal conductor layer formed on the surface of the insulating substrate 41, and a feed stub 43 made of a V-shaped metal conductor layer formed on the surface of the insulating substrate 41. A ground conductor 45 provided on the back surface of the insulating substrate 41 and a coaxial connector 46 having a center conductor and an outer conductor are provided.
The central conductor of the coaxial connector 46 passes through the insulating substrate 41, and the tip thereof is connected to the V-shaped feeding stub 43. The outer conductor of the coaxial connector 46 insulated from the center conductor is connected to the ground conductor 45 on the back surface of the insulating substrate 41.
The radiating element 42 formed on the surface of the insulating substrate 41 has a rhombus shape, and the central conductor of the coaxial connector 46 is on the extended line of the diagonal line connecting the acute angles of the rhombus and is fed at a position close to one of the acute angles. It is connected to the stub 43 (this acute angle is referred to as “first acute angle”, and the other acute angle is referred to as “second acute angle”). The V-shaped feeding stub 43 is composed of stubs extending in two directions starting from the position of the central conductor of the coaxial connector 46, and each stub is parallel to each side sandwiching the first acute angle of the rhombus. .
The diamond-shaped radiating element 42 is formed with three inverted V-shaped slits (51, 52, 53) opened on the first acute angle side. The base point of each inverted V-shaped slit (51, 52, 53) is on a diagonal line connecting the first acute angle and the second acute angle of the rhombus, and each slit is on one of two sides sandwiching the second acute angle of the rhombus Parallel.
この多周波共用MSAでは、同軸コネクタ46からの給電により、V字形の給電スタブ43が給電線路となって、菱形の放射素子42への電磁結合型の給電が行われ、3本の逆V字型スリットを持つ放射素子42に、図2(a)(b)(c)(d)に示す4つの相似形を成す菱形形状の電流経路が現れる。
図2(a)(b)(c)(d)に示す矢印は、電磁界シミュレータ(モーメント法を用いる電磁界シミュレータ(IE3D))で求めた各電流経路の電流分布を模式的に表している。このように、各電流経路には、それぞれの菱形の辺を通り、第1鋭角から他方の鋭角に一様に向かう電流分布が出現し、そのため放射素子42には、各電流経路による1stモード、2ndモード、3rdモード及び4thモードの共振現象が現れる。
In this multi-frequency shared MSA, by feeding power from the coaxial connector 46, the V-shaped feeding stub 43 serves as a feeding line, and electromagnetic coupling type feeding to the diamond-shaped radiating element 42 is performed, and three inverted V-shaped. A diamond-shaped current path having four similar shapes shown in FIGS. 2A, 2B, 2C, and 2D appears in the radiating element 42 having a mold slit.
The arrows shown in FIGS. 2A, 2B, 2C, and 2D schematically represent the current distribution of each current path obtained by the electromagnetic field simulator (electromagnetic field simulator (IE3D) using the moment method). . Thus, in each current path, a current distribution that uniformly passes from the first acute angle to the other acute angle appears through each rhombus side. Therefore, the radiating element 42 has a 1st mode according to each current path, Resonance phenomena of 2nd mode, 3rd mode, and 4th mode appear.
図3は、この多周波共用MSAのリターンロス特性を示している。ただし、図1に符号で示した多周波共用MSAの各種寸法諸元は次の通り設定した(単位はmm)。
h1=23.8、w1=0.4、w2=3.2、w3=1.2、d1=d2=d3=0.4、g1=g2=g3=0.4、Pw=1.5、Ph=3.0、Pd=0.4、Pf=1.5、t=2.4、
また、絶縁基板41には、テフロン(登録商標)グラスファイバ基板(PTFE基板、比誘電率εr=2.6)を使用し、この基板に銅薄膜が被着されたプリント基板をエッチングして図1に示す放射素子42と給電スタブ43とを形成した。
図3は、縦軸にリターンロスの値、横軸に周波数を示している。図中、実線は実測値、点線はシミュレーション値を示している。
図3において、3.90GHz(a)にみられる共振現象は、1stモードの電流分布によるものであり、4.64GHz(b)、7.00GHz(c)及び9.88GHz(d)における共振現象は、各々、2ndモード、3rdモード及び4thモードの電流分布によるものである。このように、モードの次数が増加するに伴い、各々のモードに対応する電流経路の経路長が短縮化され、各モードの共振周波数が上昇している。
FIG. 3 shows the return loss characteristic of the multi-frequency shared MSA. However, various dimensions of the multi-frequency shared MSA indicated by reference numerals in FIG. 1 were set as follows (unit: mm).
h1 = 23.8, w1 = 0.4, w2 = 3.2, w3 = 1.2, d1 = d2 = d3 = 0.4, g1 = g2 = g3 = 0.4, Pw = 1.5, Ph = 3.0, Pd = 0.4, Pf = 1.5, t = 2.4,
Further, a Teflon (registered trademark) glass fiber substrate (PTFE substrate, relative dielectric constant εr = 2.6) is used as the insulating substrate 41, and a printed circuit board having a copper thin film deposited on this substrate is etched. 1 and the feed stub 43 were formed.
In FIG. 3, the vertical axis represents the return loss value and the horizontal axis represents the frequency. In the figure, a solid line indicates an actual measurement value, and a dotted line indicates a simulation value.
In FIG. 3, the resonance phenomenon observed at 3.90 GHz (a) is due to the current distribution of the 1st mode, and the resonance phenomenon at 4.64 GHz (b), 7.00 GHz (c), and 9.88 GHz (d). Are due to the current distribution in the 2nd mode, 3rd mode, and 4th mode, respectively. Thus, as the order of the mode increases, the path length of the current path corresponding to each mode is shortened, and the resonance frequency of each mode is increased.
図4は、この多周波共用MSAの1stモード、2ndモード、3rdモード及び4thモードにおけるE面及びH面の放射パターンを(a)(b)(c)及び(d)に示している。図中、実線で放射パターンの特性(実測値及びシミュレーション値)を示し、点線で交差偏波レベル(実測値及びシミュレーション値)を示している。この図から明らかのように、各モードの放射パターンは、E面、H面共に単向性の良好なパターンを示している。なお、主偏波において、放射パターン特性の実測値とシミュレーション値とは良く一致している。
また、図5は、この多周波共用MSAの各モードにおける利得(実測値及びシミュレーション値)を示している。この図から明らかのように、1stモード、2ndモード、3rdモード及び4thモードの全てにおいて4.0dBi以上の利得が得られている。
FIG. 4 shows the radiation patterns of the E plane and the H plane in the 1st mode, 2nd mode, 3rd mode and 4th mode of this multi-frequency shared MSA in (a), (b), (c) and (d). In the figure, the characteristic of the radiation pattern (actual measurement value and simulation value) is indicated by a solid line, and the cross polarization level (measurement value and simulation value) is indicated by a dotted line. As is clear from this figure, the radiation pattern of each mode shows a good unidirectional pattern on both the E and H planes. In the main polarization, the measured value of the radiation pattern characteristic and the simulation value are in good agreement.
FIG. 5 shows gains (actual values and simulation values) in each mode of the multi-frequency shared MSA. As is clear from this figure, a gain of 4.0 dBi or more is obtained in all of the 1st mode, 2nd mode, 3rd mode, and 4th mode.
このように、この多周波共用MSAは、複数の周波数に共振するマルチバンド特性を備えており、異なる周波数を使用する多種類の通信に対応することができる。
なお、ここでは、この多周波共用MSAの放射特性について説明したが、このMSAを受信アンテナとして使用する場合に、全く同じ特性が得られることは、アンテナの“相反性”から自明である。
また、ここでは、基板としてテフロン(登録商標)グラスファイバ基板を使用し、この基板に被着された銅薄膜をエッチングして平面状放射素子42とV字状給電スタブ43とを形成する場合について説明したが、本発明は、それに限るものではなく、例えば、セラミックスグリーンシートに金属粉末を含むメタライズドペーストで平面状放射素子とV字状給電スタブとの導体パターンを印刷し、それを焼成するような方法で形成しても良い。
Thus, this multi-frequency shared MSA has a multiband characteristic that resonates at a plurality of frequencies, and can cope with many types of communication using different frequencies.
Although the radiation characteristics of this multi-frequency shared MSA have been described here, it is obvious from the “reciprocity” of the antenna that exactly the same characteristics can be obtained when this MSA is used as a receiving antenna.
Also, here, a case where a Teflon (registered trademark) glass fiber substrate is used as the substrate and the copper thin film deposited on the substrate is etched to form the planar radiating element 42 and the V-shaped feeding stub 43 is used. As described above, the present invention is not limited to this. For example, a conductive pattern of a planar radiating element and a V-shaped feeding stub is printed with a metallized paste containing metal powder on a ceramic green sheet, and then fired. It may be formed by any method.
この多周波共用MSAでは、同一平面上の放射素子と給電スタブとのパターンを、エッチングや印刷等の技術を用いて、同時に、且つ、高い精度で形成することができる。そのため、この多周波共用MSAは、製造が容易であり、また、高精度のものを得ることができる。さらに、一枚の基板で構成できるため、薄型化が可能である。 In this multi-frequency shared MSA, the pattern of the radiating element and the feeding stub on the same plane can be formed simultaneously and with high accuracy using techniques such as etching and printing. Therefore, this multi-frequency shared MSA is easy to manufacture, and a highly accurate one can be obtained. Further, since it can be constituted by a single substrate, it can be thinned.
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態では、放射素子の逆V字型スリットが一本の場合の特性について説明する。
図6は、第2の実施形態に係る多周波共用MSAの構成を示す図であり、図6(a)は斜視図、図6(b)は断面図、図6(c)は放射素子及び給電スタブの拡大図である。図7は、この多周波共用MSAに形成される電流経路を示し、図8は、逆V字型スリットの位置を変えたときの共振周波数の変化を示している。
この多周波共用MSAは、放射素子42に形成した逆V字型スリット51が一本である点を除き、第1の実施形態の多周波共用MSA(図1)と同じ構成である。図6では、この一本の逆V字型スリット51を、第1の実施形態の逆V字型スリット51と同じ位置に設けている。この多周波共用MSAの各種寸法諸元は、Ph=4.0に変更した点を除けば、第1の実施形態と変わりがない。
(Second Embodiment)
In the second embodiment of the present invention, characteristics when the radiating element has one inverted V-shaped slit will be described.
6A and 6B are diagrams showing the configuration of the multi-frequency shared MSA according to the second embodiment. FIG. 6A is a perspective view, FIG. 6B is a cross-sectional view, and FIG. It is an enlarged view of a feed stub. FIG. 7 shows a current path formed in the multi-frequency shared MSA, and FIG. 8 shows a change in resonance frequency when the position of the inverted V-shaped slit is changed.
This multi-frequency shared MSA has the same configuration as the multi-frequency shared MSA (FIG. 1) of the first embodiment, except that there is one inverted V-shaped slit 51 formed in the radiating element 42. In FIG. 6, this single inverted V-shaped slit 51 is provided at the same position as the inverted V-shaped slit 51 of the first embodiment. Various dimensions of the multi-frequency shared MSA are the same as those in the first embodiment, except that Ph = 4.0.
この多周波共用MSAでは、同軸コネクタ46からの給電により、図7(a)(b)に示す2つの相似形を成す菱形形状の電流経路が放射素子42に形成され、各電流経路による1stモード及び2ndモードの共振現象が現れる。
図8のグラフは、W1の幅を変えて逆V字型スリット51の位置を動かしたときのW1(横軸)と共振周波数(縦軸)との関係を示している。
この図から明らかなように、逆V字型スリットの位置を移動することで、1stモードの共振周波数(実線)を略一定値に保ったまま、2ndモードの共振周波数(点線)を変化させることができる。
In this multi-frequency shared MSA, a rhombus-shaped current path having two similar shapes shown in FIGS. 7A and 7B is formed in the radiating element 42 by feeding from the coaxial connector 46, and the 1st mode by each current path is formed. And a 2nd mode resonance phenomenon appears.
The graph of FIG. 8 shows the relationship between W1 (horizontal axis) and the resonance frequency (vertical axis) when the position of the inverted V-shaped slit 51 is moved by changing the width of W1.
As is apparent from this figure, by moving the position of the inverted V-shaped slit, the resonance frequency of the 2nd mode (dotted line) is changed while maintaining the resonance frequency (solid line) of the 1st mode at a substantially constant value. Can do.
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態では、放射素子の逆V字型スリットの本数を増やした場合の特性について説明する。
図9は、第3の実施形態に係る多周波共用MSAの構成を示す図であり、図9(a)は斜視図、図9(b)は断面図、図9(c)は放射素子及び給電スタブの拡大図である。図10は、この多周波共用MSAに形成される電流経路、図11は、この多周波共用MSAのリターンロス特性、図12及び図13は、この多周波共用MSAの放射パターンをそれぞれ示している。
(Third embodiment)
In the third embodiment of the present invention, characteristics when the number of inverted V-shaped slits of the radiating element is increased will be described.
9A and 9B are diagrams showing a configuration of a multi-frequency shared MSA according to the third embodiment. FIG. 9A is a perspective view, FIG. 9B is a cross-sectional view, and FIG. It is an enlarged view of a feed stub. 10 shows a current path formed in the multi-frequency shared MSA, FIG. 11 shows a return loss characteristic of the multi-frequency shared MSA, and FIGS. 12 and 13 show a radiation pattern of the multi-frequency shared MSA, respectively. .
この多周波共用MSAは、放射素子42に形成した逆V字型スリットが6本(51、52、53、54、55、56)である点を除き、第1の実施形態の多周波共用MSA(図1)と同じ構成である。図9に符号で示した多周波共用MSAの各種寸法諸元は次の通り設定した(単位はmm)。
h1=23.8、w1=0.4、w2=1.2、w3=0.8、w4=w5=w6=0.4、d1〜d6=0.4、g1〜g6=0.4、Pw=1.5、Ph=3.0、Pd=0.4、Pf=1.5、t=2.4、
この多周波共用MSAでは、同軸コネクタ46からの給電により、図10(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)に示す7つの相似形を成す菱形形状の電流経路が放射素子42に形成され、各電流経路による1stモード、2ndモード、3rdモード、4thモード、5thモード、6thモード及7thモードの共振現象が現れる。
This multi-frequency shared MSA is the multi-frequency shared MSA of the first embodiment, except that there are six inverted V-shaped slits (51, 52, 53, 54, 55, 56) formed in the radiation element 42. It is the same structure as (FIG. 1). Various dimensions of the multi-frequency shared MSA indicated by reference numerals in FIG. 9 were set as follows (unit: mm).
h1 = 23.8, w1 = 0.4, w2 = 1.2, w3 = 0.8, w4 = w5 = w6 = 0.4, d1-d6 = 0.4, g1-g6 = 0.4, Pw = 1.5, Ph = 3.0, Pd = 0.4, Pf = 1.5, t = 2.4,
In this multi-frequency shared MSA, rhombus-shaped currents having seven similar shapes shown in FIGS. 10 (a), (b), (c), (d), (e), (f), and (g) are fed from the coaxial connector 46. A path is formed in the radiating element 42, and resonance phenomena of 1st mode, 2nd mode, 3rd mode, 4th mode, 5th mode, 6th mode, and 7th mode appear due to each current path.
図11は、この多周波共用MSAのリターンロス特性を示している。図11において、3.63GHz(a)の共振現象は、1stモードの電流分布によるものであり、4.45GHz(b)、5.25GHz(c)、6.05GHz(d)、6・78GHz(e)、7.73GHz(f)及び9・87GHz(g)における共振現象は、各々、2ndモード、3rdモード、4thモード、5thモード、6thモード及7thモードの電流分布によるものである。
また、この多周波共用MSAの1stモード、2ndモード、3rdモード及び4thモードにおける放射パターンを、図12(a)(b)(c)及び(d)として示し、この多周波共用MSAの5thモード、6thモード及び7thモードにおける放射パターンを、図13(e)(f)及び(g)として示している。図中、細実線はE面の放射パターン特性を示し、太実線はH面の放射パターン特性を示している。また、点線は交差偏波レベルを示している。
FIG. 11 shows the return loss characteristics of this multi-frequency shared MSA. In FIG. 11, the resonance phenomenon of 3.63 GHz (a) is due to the current distribution of the 1st mode, and is 4.45 GHz (b), 5.25 GHz (c), 6.05 GHz (d), 6.78 GHz ( e) The resonance phenomenon at 7.73 GHz (f) and 9.87 GHz (g) is due to the current distribution of the 2nd mode, 3rd mode, 4th mode, 5th mode, 6th mode and 7th mode, respectively.
Also, the radiation patterns in the 1st mode, 2nd mode, 3rd mode, and 4th mode of this multi-frequency shared MSA are shown as FIGS. 12 (a), (b), (c), and (d), and the 5th mode of this multi-frequency shared MSA is shown. The radiation patterns in the 6th mode and the 7th mode are shown as FIGS. 13 (e), (f), and (g). In the figure, the thin solid line indicates the radiation pattern characteristic of the E plane, and the thick solid line indicates the radiation pattern characteristic of the H plane. The dotted line indicates the cross polarization level.
これらの実施形態から明らかなように、この多周波共用MSAでは、逆V字型スリットの本数とモード数とが対応している。そのため、この多周波共用MSAでは、逆V字型スリットの本数を選択することにより、モード数を自由に設定できる。
また、この多周波共用MSAでは、逆V字型スリットの位置と各モードの共振長とが対応している。そのため、この多周波共用MSAでは、逆V字型スリットの位置を選択することにより、各モードの共振周波数を自由に調整できる。
こうした特性は、非特許文献1に記載した二層構造の多周波共用MSAも有している。本発明の多周波共用MSAは、二層構造の多周波共用MSAと同じ特性を一層構造で実現することができる。
そのため、本発明は、モード数や共振周波数を自由に設定できると共に、薄型化・小型化が可能であり、さらに、製造が容易で、精度の高い多周波共用MSAを得ることができる。
As is clear from these embodiments, in this multi-frequency shared MSA, the number of inverted V-shaped slits corresponds to the number of modes. Therefore, in this multi-frequency shared MSA, the number of modes can be set freely by selecting the number of inverted V-shaped slits.
In this multi-frequency shared MSA, the position of the inverted V-shaped slit corresponds to the resonance length of each mode. Therefore, in this multi-frequency shared MSA, the resonance frequency of each mode can be freely adjusted by selecting the position of the inverted V-shaped slit.
Such characteristics also include the multi-layer shared multi-frequency MSA described in Non-Patent Document 1. The multi-frequency shared MSA of the present invention can realize the same characteristics as the multi-frequency shared MSA having a two-layer structure with a single layer structure.
Therefore, the present invention can freely set the number of modes and the resonance frequency, can be reduced in thickness and size, can be easily manufactured, and can provide a highly accurate multi-frequency shared MSA.
この多周波共用MSAは、例えば、GSM、DCS及びPCS方式を受信するセルラ電話用3周波共用マルチバンドアンテナとして用いることができ、また、無線LAN用(5.0GHz帯)及びVICS用(2.4GHz帯)のマルチバンドアンテナとしての応用などを想定することができる。また、どの周波数帯にも対応可能なアンテナとして使用することもできる。 This multi-frequency shared MSA can be used, for example, as a 3-frequency shared multi-band antenna for cellular telephones that receives GSM, DCS, and PCS systems, and for wireless LAN (5.0 GHz band) and VICS (2. Application as a multiband antenna (4 GHz band) can be assumed. Moreover, it can also be used as an antenna that can handle any frequency band.
本発明は、移動通信を始めとして、各分野で多周波共用のアンテナとして広く利用することができ、また、アンテナを使用する既存分野において、どの周波数帯にも対応可能なアンテナとして、広く用いることができる。 The present invention can be widely used as a multi-frequency antenna in various fields including mobile communication, and can be widely used as an antenna that can handle any frequency band in existing fields where antennas are used. Can do.
21 第1の絶縁基板
22 放射素子
23 第2の絶縁基板
24 Lプローブ
25 地導体
26 同軸コネクタ
31 逆V字型スリット
32 逆V字型スリット
33 逆V字型スリット
41 絶縁基板
42 放射素子
43 給電スタブ
45 地導体
46 同軸コネクタ
51 逆V字型スリット
52 逆V字型スリット
53 逆V字型スリット
54 逆V字型スリット
55 逆V字型スリット
56 逆V字型スリット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 1st insulated substrate 22 Radiating element 23 2nd insulated substrate 24 L probe 25 Ground conductor 26 Coaxial connector 31 Reverse V-shaped slit 32 Reverse V-shaped slit 33 Reverse V-shaped slit 41 Insulating substrate 42 Radiating element 43 Power feeding Stub 45 Ground conductor 46 Coaxial connector 51 Reverse V-shaped slit 52 Reverse V-shaped slit 53 Reverse V-shaped slit 54 Reverse V-shaped slit 55 Reverse V-shaped slit 56 Reverse V-shaped slit
Claims (2)
前記菱形の第1の鋭角と第2の鋭角とを結ぶ対角線の延長線上にあって、前記第1の鋭角の近傍に位置する給電点と、
前記放射素子と同一の平面上にあって、前記給電点の位置を基点として、前記菱形の第1の鋭角を挟む二辺と平行にV字状に延びるスタブと
を備え、前記放射素子が、前記対角線の上に基点を有し、且つ、前記第1の鋭角の側に開いたV字状のV型スリットを1または複数具備していることを特徴とする多周波共用マイクロストリップアンテナ。 A planar radiating element having a diamond-shaped outer shape;
A feeding point located on an extension of a diagonal line connecting the first acute angle and the second acute angle of the rhombus and located in the vicinity of the first acute angle;
A stub that is on the same plane as the radiating element and extends in a V shape in parallel with two sides sandwiching the first acute angle of the rhombus with the position of the feeding point as a base point, the radiating element comprising: A multi-frequency shared microstrip antenna having one or a plurality of V-shaped V-shaped slits having a base point on the diagonal line and opened on the first acute angle side.
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