JP4302080B2 - プレートアンテナ - Google Patents
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Description
ところが、モラルに従って使用がされている場所では、故意に携帯通信機器が使用されたり、不注意によって携帯通信機器が使用されることもある。
携帯通信機器用の電磁波の届く地域でも、携帯通信機器を使用できる通話可能エリアと、携帯通信機器が使用できない通話不可能エリアとを分ける最も簡便な方法に、電磁波を遮断するような建築物を作り、その屋外と通話可能エリアとにアンテナを設置、屋外で受信した電磁波を電子回路(具体的には増幅器やフィルタ等)を介してケーブルで通話可能エリアに引き込み、通話可能エリアのアンテナから電磁波を再放射することで、建築物内に携帯通信機器ができる場所とできない場所を設定することができる。
図9は、従来の改良型のプレートアンテナの一例を示す図である。
特許文献1の問題を解消する方法として、図9のように、基板1上の銅のパターン2に、パターン2の端部から切り欠かれたスリット3と、スリット3の先端に直交するスロット4とを形成した改良型のプレートアンテナが考えられる。このプレートアンテナでは、パターン2の外縁とスリット3との交点5に、電子回路6が接続される。
スロット4を設けることにより、プレートアンテナのスリット3の長手方向の長さを短くできることが確認された。
しかしながら、携帯通信機器である携帯電話機は、800〜900MHz、1.4〜1.5GHzの周波数帯域を使用し、第3世代携帯電話機は2〜2.2 GHzの周波数帯域を使用し、PHSでは1.9GHzを使用している。従って、これらのすべて携帯通信機器に電磁波を送受信させるためには、複数のプレートアンテナが必要になり、大きなスペースが必要になると共に、コストが高くなるという問題があった。
そこで、本発明は、平面形状でしかも単体で広帯域をカバーできるプレートアンテナを提供することを目的とする。
基板と、前記基板上に積層された導電性部材で構成されたアンテナ素子とを備えるプレートアンテナであって、
前記アンテナ素子には、
前記導電性部材の外縁の特定点から直線的に切り欠かれた帯状の第1のスロットと、
前記第1のスロットの前記特定点とは反対側の端部で該第1のスロットと交わる、直線的に切り欠かれた帯状の第1のスリットと、
前記第1のスリットに一端が交わり、該第1のスリットから前記特定点とは反対方向に伸びる、直線的に切り欠かれた複数の帯状の第2のスロットと、
前記複数の第2のスロットの他端と交わる、直線的に切り欠かれた第2のスリットとが、形成されていることを特徴とする。
前記底辺に平行な上辺と、
前記底辺の一端から垂直に前記上辺側に伸びた第1の側辺と、
前記第1の側辺の先端から垂直に前記特定点側に伸びた第2の側辺と、
前記第2の側辺の先端から前記上辺の一端まで伸びた第3の側辺と、
前記底辺の他端から垂直に前記上辺側に伸びた第4の側辺と、
前記第4の側辺の先端から垂直に前記特定点側に伸びた第5の側辺と、
前記第5の側辺の先端から前記上辺の他端まで伸びた第6の側辺とで囲われ、
前記第2の側辺の先端と前記第5の側辺の先端との間の距離は、前記上辺の長さよりも長くてもよい。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るプレートアンテナの構成図である。
このプレートアンテナは、基板10と、基板10の表面に積層されたアンテナ素材20とで、構成されている。
アンテナ素材20の底辺20aの中央に給電点21が設定されている。給電点21は、電子回路30と接続され、該給電点21を介して電子回路30から信号が入出力される。
図2(a)〜(c)は、特性を評価したプレートアンテナのサンプルを示す図である。
プレートアンテナの特性を比較するために、図2(a)〜(c)に示すプレートアンテナのサンプルでVSWRを測定した。
図2(c)のプレートアンテナのサンプルについて、図3に示す各位置の寸法を次のようにした。
W(アンテナ素子20の幅):158mm
H(アンテナ素子20の高さ):81mm
T(基板10の厚み):1mm
SW1(スリット28の長さ):30mm
SW2(スリット23の長さ):22mm
SH1(スリット28の幅):4mm
SH2(スリット23の幅):4mm
S1(スロット25の幅):4mm
S2(各スロット26,27の幅):4mm
FS(スロット22の幅):2mm
L1(スロット22の長さ):27mm
L2(各スロット25〜27の長さ):50mm
尚、使用した基板10の比誘電率は、3.2である。
以上の構成の図2(c)のサンプルに付いて、VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)を測定すると、図4に特性曲線C3で示す周波数特性が得られた。
VSWRは、
VSWR=(給電点21と電子回路30との間に発生する最大電圧)/(給電点21と電子回路30との間に発生する最小電圧)
と定義され、値が1に近いほど信号源6から給電点21に効率的に信号が伝達することになり、逆に大きな値であるほど電子回路30からの信号は給電点21で反射されアンテナ素子20に信号が入り難い状態であることを示している。
例えば許容値を3とすると、図2(a)のサンプルつまり従来のプレートアンテナでは、特性曲線C1が許容値の3を下回る周波数の範囲が、図4のように狭い。
(i)電磁波を遮蔽された建物の内部等で、外部から引き込んだ電磁波を再放射するアンテナを設置する場合に、本実施形態のプレートアンテナを設置することにより、多数のアンテナを設置しなくても通常の携帯電話機から第3世代形態電話機まで通話が可能になる。即ち、多数のアンテナが不要となって、コストが低減できると共に、アンテナを設置するスペースも小さくなる。
図5は、本発明の第2の実施形態に係るプレートアンテナの正面図である。
このプレートアンテナは、基板40と、基板40の表面に積層されたアンテナ素材50とで、構成されている。
アンテナ素材50には、給電点51から上辺50bに向けて直線的に切り欠かれた帯状の第1のスロット52と、スロット52の先端でスロット52に直交する直線的に切り欠かれた帯状の第1のスリット53とが形成されている。
図6は、サンプルのディメンジョンを説明するための図である。
サンプルの図6に示す各位置の寸法を次のようにした。
W(アンテナ素子50の幅):158mm
H(アンテナ素子50の高さ):81mm
T(基板10の厚み):1mm
SW1(スリット58の長さ):30mm
SW2(スリット53の長さ):22mm
SH1(スリット58の幅):4mm
SH2(スリット53の幅):4mm
S1(スロット55の幅):4mm
S2(各スロット56,57の幅):4mm
FS(スロット52の幅):2mm
L1(スロット52の長さ):27mm
L2(各スロット55〜57の長さ):50mm
UP(上辺50bの長さ):90mm
BP(側辺50dの先端と側辺50gの先端との距離):134mm
EH(側辺50c及び側辺50fの長さ):14mm
尚、使用した基板40の比誘電率は、基板10と同じ3.2である。
本実施形態のプレートアンテナの正面方向でのVSWRの周波数特性を上記サンプルで測定すると、図7の特性曲線C4となる。
本実施形態のプレートアンテナの利得の周波数特性を上記サンプルで測定すると、図8の特性曲線C5となる。図2(c)のサンプルの利得の周波数特性を測定すると、図8の特性曲線C6となる。図8の特性曲線C5とC6とから、本実施形態のプレートアンテナは、第1の実施形態のプレートアンテナよりも、利得が安定化し、特に高周波側で利得が低下することを防止できる。
尚、本発明は、上記実施形態に係わらず種々の変形が可能である。
例えば、基板10,40の形状は、方形でなくてもよい。
プレートアンテナの各部の寸法は、上記各サンプルに限定されず、目的に応じて変えてもよい。
アンテナ素子20,50の材質は、目的に応じた導電率を確保できれば、銅に限定されるものではない。
20,50 アンテナ素材
21,51 給電点
22,52 第1のスロット
23,53 第1のスリット
25,55 縦スロット
26,27,56,57 補助スロット
28,58 第2のスリット
20a,50a 底辺
20b,50b 上辺
50c 第1の側辺
50d 第2の側辺
50e 第3の側辺
50f 第4の側辺
50g 第5の側辺
50h 第6の側辺
Claims (9)
- 基板と、前記基板上に積層された導電性部材で構成されたアンテナ素子とを備えるプレートアンテナであって、
前記アンテナ素子には、
前記導電性部材の外縁の特定点から直線的に切り欠かれた帯状の第1のスロットと、
前記第1のスロットの前記特定点とは反対側の端部で該第1のスロットと交わる、直線的に切り欠かれた帯状の第1のスリットと、
前記第1のスリットに一端が交わり、該第1のスリットから前記特定点とは反対方向に伸びる、直線的に切り欠かれた複数の帯状の第2のスロットと、
前記複数の第2のスロットの他端と交わる、直線的に切り欠かれた第2のスリットとが、
形成されていることを特徴とするプレートアンテナ。 - 前記第1のスリットと前記第1のスロットとは直交することを特徴とする請求項1に記載のプレートアンテナ。
- 前記第1のスリットと前記第2のスリットとは平行であることを特徴とする請求項1又は2に記載のプレートアンテナ。
- 前記複数の第2のスロットは、前記第1のスリットに直交することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のプレートアンテナ。
- 前記複数の第2のスロットには、前記第1のスロットの延長線上に形成された縦スロットが含まれていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のプレートアンテナ。
- 前記複数の第2のスロットは、前記縦スロットと、該縦スロットの両側に形成された2本の補助スロットの3本で構成されていることを特徴とする請求項5に記載のプレートアンテナ。
- 前記特定点に給電点が設定されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のプレートアンテナ。
- 前記アンテナ素子の外形は方形であり、前記特定点がその方形の一辺上に設定されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のプレートアンテナ。
- 前記アンテナ素子は、中央に前記特定点が設定された底辺と、
前記底辺に平行な上辺と、
前記底辺の一端から垂直に前記上辺側に伸びた第1の側辺と、
前記第1の側辺の先端から垂直に前記特定点側に伸びた第2の側辺と、
前記第2の側辺の先端から前記上辺の一端まで伸びた第3の側辺と、
前記底辺の他端から垂直に前記上辺側に伸びた第4の側辺と、
前記第4の側辺の先端から垂直に前記特定点側に伸びた第5の側辺と、
前記第5の側辺の先端から前記上辺の他端まで伸びた第6の側辺とで囲われ、
前記第2の側辺の先端と前記第5の側辺の先端との間の距離は、前記上辺の長さよりも長いことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のプレートアンテナ。
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