JP4909962B2 - Multiband antenna - Google Patents
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Description
本発明は、例えばアレーアンテナ等に用いられるマルチバンドアンテナに関する。 The present invention relates to a multiband antenna used for an array antenna, for example.
従来のマルチバンドアンテナでは、複数の周波数帯域での信号の送受信を可能にするため、帯域毎にアンテナを設けている(例えば、特許文献1参照)。この種のマルチバンドアンテナでは、例えば、高周波(共振周波数:fh)用の第1のアンテナと、低周波(共振周波数:fl)用の第2のアンテナとが設置され、周波数fhの信号は第1のアンテナで受信され、周波数flの信号は第2のアンテナで受信されている。 In a conventional multiband antenna, an antenna is provided for each band in order to enable transmission and reception of signals in a plurality of frequency bands (see, for example, Patent Document 1). In this type of multi-band antenna, for example, a first antenna for high frequency (resonance frequency: fh) and a second antenna for low frequency (resonance frequency: fl) are installed, and a signal of frequency fh is the first. The signal having the frequency fl is received by the second antenna.
しかしながら、アンテナの共振周波数帯域fh,flが、
fh=(2n+1)fl
の関係を満たす場合(nは自然数)、周波数fhの放射パターンは、基本モードによる第1のアンテナからの放射パターンに、高次モードによる第2のアンテナからの放射パターンが重畳される。このような場合、マルチバンドアンテナにおける周波数fhの放射パターンの形が乱れ、広い指向性が得られないという問題があった。
However, the resonance frequency bands fh and fl of the antenna are
fh = (2n + 1) fl
(N is a natural number), in the radiation pattern of the frequency fh, the radiation pattern from the second antenna in the higher order mode is superimposed on the radiation pattern from the first antenna in the fundamental mode. In such a case, there is a problem that the radiation pattern of the frequency fh in the multiband antenna is disturbed and a wide directivity cannot be obtained.
なお、2帯域での信号の送受信を目的として、基板平面上に2種類のダイポールアンテナを形成することによりなるマルチバンドアンテナも提案されている(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、非特許文献1におけるマルチバンドアンテナにおいても、ダイポールアンテナの共振周波数がfh=(2n+1)flを満たす場合、広い指向性が得られないという上述の問題は解消されていない。
以上のように、従来のマルチバンドアンテナは、複数のアンテナを備えているため、低周波用アンテナの共振周波数flと、高周波用アンテナの共振周波数fhとが、fh=(2n+1)flの関係を満たす場合、高周波の放射パターンが乱され、指向性が妨げられるという問題があった。 As described above, since the conventional multiband antenna includes a plurality of antennas, the resonance frequency fl of the low frequency antenna and the resonance frequency fh of the high frequency antenna have a relationship of fh = (2n + 1) fl. When satisfy | filling, there existed a problem that a high frequency radiation pattern was disturbed and directivity was prevented.
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、複数のアンテナを備え、低周波用アンテナの共振周波数flと、高周波用アンテナの共振周波数fhとが、fh=3flの関係を満たす場合であっても、所望の放射パターンを得ることが可能なマルチバンドアンテナを提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances described above, and its object is to provide a case where a plurality of antennas are provided, and the resonance frequency fl of the low frequency antenna and the resonance frequency fh of the high frequency antenna satisfy the relationship fh = 3fl. Even if it exists, it is providing the multiband antenna which can obtain a desired radiation pattern.
上記目的を達成するため、本発明に係るマルチバンドアンテナは、平面基板上に形成され、給電点から互いに背反する方向に延設される一対の第1エレメントからなる第1のダイポールアンテナと、前記平面基板上に形成され、前記給電点から前記一対の第1エレメントと同じ方向に延設され、前記第1エレメントより長い一対の第2エレメントからなる第2のダイポールアンテナとを具備し、前記一対の第2エレメントはそれぞれ給電点とは逆側の端部が180度折り返されるパターン形状としたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a multiband antenna according to the present invention includes a first dipole antenna formed on a planar substrate and including a pair of first elements extending in directions opposite to each other from a feeding point, A pair of second dipole antennas formed on a flat substrate, extending in the same direction as the pair of first elements from the feeding point, and comprising a pair of second elements longer than the first elements; Each of the second elements has a pattern shape in which an end opposite to the feeding point is folded 180 degrees.
上記構成によるマルチバンドアンテナでは、第2エレメントの端部の折返し部において、高次モードの共振を相殺するため、第2のダイポールアンテナからの高次モードの放射パターンを抑圧することが可能となる。 In the multiband antenna having the above configuration, the higher-order mode resonance pattern from the second dipole antenna can be suppressed because the higher-order mode resonance is canceled at the folded portion at the end of the second element. .
また、本発明に係るマルチバンドアンテナは、給電点から延設される第1のモノポールアンテナと、前記給電点から前記第1のモノポールアンテナと同一方向に延設され、前記第1のモノポールアンテナより長い第2のモノポールアンテナと、前記第1及び第2のモノポールアンテナと前記給電点で接続し、前記第1及び第2のモノポールアンテナの延設方向に対して垂直方向に配置される反射板とを具備し、前記第2のモノポールアンテナは、前記給電点とは逆側の端部が180度折り返される形状としたことを特徴とする。 The multiband antenna according to the present invention includes a first monopole antenna extending from a feeding point, the first monopole antenna extending from the feeding point in the same direction as the first monopole antenna, and the first monopole antenna. A second monopole antenna that is longer than the pole antenna, and the first and second monopole antennas are connected at the feeding point, and are perpendicular to the extending direction of the first and second monopole antennas. The second monopole antenna has a shape in which an end portion on the opposite side to the feeding point is folded back by 180 degrees.
上記構成によるマルチバンドアンテナでは、第2のモノポールアンテナの折返し部において、高次モードの共振を相殺するため、第2のモノポールアンテナからの高次モードの放射パターンを抑圧することが可能となる。 In the multiband antenna having the above configuration, the higher-order mode radiation pattern from the second monopole antenna can be suppressed in order to cancel the higher-order mode resonance at the folded portion of the second monopole antenna. Become.
本発明によれば、複数のアンテナを備え、低周波用アンテナの共振周波数flと、高周波用アンテナの共振周波数fhとが、fh=3flの関係を満たす場合であっても、所望の放射パターンを得ることが可能なマルチバンドアンテナを提供することができる。 According to the present invention, a desired radiation pattern is provided even when a plurality of antennas are provided, and the resonance frequency fl of the low frequency antenna and the resonance frequency fh of the high frequency antenna satisfy the relationship fh = 3fl. A multiband antenna that can be obtained can be provided.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るマルチバンドアンテナを示す平面図である。図1におけるマルチバンドアンテナは、平面基板上に形成され、電流が供給されるための給電点10と、第1のダイポールアンテナ20と、第2のダイポールアンテナ30とを具備する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing a multiband antenna according to the first embodiment of the present invention. The multiband antenna in FIG. 1 is formed on a flat substrate, and includes a
上記ダイポールアンテナ20は、給電点10から互いに背反する方向に延設される一対の第1エレメントから成る。ダイポールアンテナ20の長さ及び幅は、共振周波数がfhになるように決定される。
The
上記ダイポールアンテナ30は、給電点10から一対の第1エレメントと同じ方向に延設され、この第1エレメントより長い一対の第2エレメントから成る。ダイポールアンテナ30は、ダイポールアンテナ20を間に挟むように形成され、ダイポールアンテナ20を基準に線対称となっている。ダイポールアンテナ30の両端部は、ダイポールアンテナ20が位置する側に180度折り返されたパターン形状をしている。
The
ダイポールアンテナ30の長さ及び幅は、ダイポールアンテナ30の共振周波数がflとなるように決定される。また、ダイポールアンテナ30における折返し部31の長さは、ダイポールアンテナ30に周波数fhの電流が供給され、3次モードの共振が生じる際の、共振波長の4分の1の長さと同等である。なお、この折返し部31の長さは、折返し部31の幅を変化させることにより、調整することも可能である。
The length and width of the
また、本実施形態では、ダイポールアンテナ20とダイポールアンテナ30とは、その間に間隔を空けて形成されているが、必ずしも間隔を空ける必要はなく、図2に示すように間隔を空けずに形成してもよい。
Further, in this embodiment, the
以下では、上記構成のマルチバンドアンテナの動作について詳細に説明する。図3は、本発明の第1の実施形態に係るマルチバンドアンテナに電流を付加した際の電流分布を示す模式図である。なお、このとき給電点10から、周波数fhの電流を付加している。
Hereinafter, the operation of the multiband antenna configured as described above will be described in detail. FIG. 3 is a schematic diagram showing a current distribution when a current is added to the multiband antenna according to the first embodiment of the present invention. At this time, a current of frequency fh is added from the
図3において、付加された電流は、共振周波数がfhに設定されているダイポールアンテナ20では、基本モードで共振する。一方、共振周波数がflのダイポールアンテナ30では3次モードで共振する。このとき、ダイポールアンテナ30では、その両端部が電流の波長のおよそ4分の1の長さと同等となるように折り返されているため、この折返し部31における電流分布と、ダイポールアンテナ30の折り返す手前の部分における電流分布とでは、その位相が逆位相となる。このため、この部位における電流が相殺される。これにより、ダイポールアンテナ30からの3次モードに相当する放射パターンが抑圧される。
In FIG. 3, the added current resonates in the fundamental mode in the
図4は、本発明の第1の実施形態に係るマルチバンドアンテナの放射パターンを示す図である。この放射パターンは、給電点10に3.3GHzの電流を付加した際の放射パターンを示す。ここで、ダイポールアンテナ20の共振周波数は1.1GHzであり、ダイポールアンテナ30の共振周波数は3.3GHzである。また、図4において、太い実線は本発明に係るマルチバンドアンテナの放射パターンを示し、細い実線はアンテナが折れ曲がっていない従来のマルチバンドアンテナを示し、点線は単一周波数に対応するダイポールアンテナを示す。
FIG. 4 is a diagram showing a radiation pattern of the multiband antenna according to the first embodiment of the present invention. This radiation pattern shows a radiation pattern when a current of 3.3 GHz is added to the
図4に示すように、従来のマルチバンドアンテナでは、低周波用ダイポールアンテナの共振周波数flと、高周波用ダイポールアンテナの共振周波数fhとがfh=3flの関係を満たす場合、その放射パターンは、±30度で利得が低下する。しかし、本発明に係るマルチバンドアンテナでは、±30度での利得低下が抑圧され、基本モードで動作する半波長ダイポールアンテナと同等の放射パターンが得られる。 As shown in FIG. 4, in the conventional multiband antenna, when the resonance frequency fl of the low frequency dipole antenna and the resonance frequency fh of the high frequency dipole antenna satisfy the relationship of fh = 3fl, the radiation pattern is ± Gain decreases at 30 degrees. However, in the multiband antenna according to the present invention, the gain reduction at ± 30 degrees is suppressed, and a radiation pattern equivalent to that of the half-wave dipole antenna operating in the fundamental mode is obtained.
以上のように、上記第1の実施形態に係るマルチバンドアンテナでは、ダイポールアンテナ30の端部を180度折り返すことにより、ダイポールアンテナ30における電流の高次モードの共振を相殺するようにしている。これにより、ダイポールアンテナ30からの高次モードによる電磁波の放射が抑圧され、マルチバンドアンテナは、所望の放射パターンを得ることが可能となる。
As described above, in the multiband antenna according to the first embodiment, the end portion of the
したがって、第1の実施形態に係るマルチバンドアンテナは、複数のアンテナを備え、低周波用アンテナの共振周波数flと、高周波用アンテナの共振周波数fhとが、fh=3flの関係を満たす場合であっても、所望の放射パターンを得ることができる。 Therefore, the multiband antenna according to the first embodiment includes a plurality of antennas, and the resonance frequency fl of the low frequency antenna and the resonance frequency fh of the high frequency antenna satisfy the relationship of fh = 3fl. However, a desired radiation pattern can be obtained.
なお、第1の実施形態に係るマルチバンドアンテナを複数整列させることにより、アレーアンテナを構成することが可能である。 An array antenna can be configured by aligning a plurality of multiband antennas according to the first embodiment.
(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態に係るマルチバンドアンテナを示す平面図である。なお、図5において、図1と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a plan view showing a multiband antenna according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted here.
図5において、第3のダイポールアンテナ40は、ダイポールアンテナ30と同様、端部に折返し部41を備えている。このとき、ダイポールアンテナ40の折返し部41の長さは、ダイポールアンテナ40に周波数fhの電流が供給され、3次モードの共振が生じる際の波長の4分の1となるように決定される。ダイポールアンテナ40は、給電点10を基準にして点対称となっている。なお、ダイポールアンテナ40は、図6に示すように垂直方向の点線に対して線対称となる形状であっても同様の効果が得られる。
In FIG. 5, the
第2の実施形態に係るマルチバンドアンテナは、ダイポールアンテナ40の両端部を折り返したパターン形状を採ることにより、ダイポールアンテナ40における高次モードの共振を相殺でき、ダイポールアンテナ40からの高次モードによる電磁波の放射を抑圧することが可能となる。これにより、マルチバンドアンテナは、指向性の高い放射パターンを得ることが可能となる。
The multiband antenna according to the second embodiment can cancel resonance of higher-order modes in the
また、本実施形態に係るマルチバンドアンテナは、図1に示すマルチバンドアンテナのように、ダイポールアンテナ20を挟んでダイポールアンテナ40を形成しなくてもよいため、生産コストを削減することが可能となる。
Further, the multiband antenna according to the present embodiment does not need to form the
したがって、第2の実施形態に係るマルチバンドアンテナは、複数のアンテナを備え、低周波用アンテナの共振周波数flと、高周波用アンテナの共振周波数fhとが、fh=3flの関係を満たす場合であっても、所望の放射パターンを得ることができる。 Therefore, the multiband antenna according to the second embodiment includes a plurality of antennas, and the resonance frequency fl of the low frequency antenna and the resonance frequency fh of the high frequency antenna satisfy the relationship of fh = 3fl. However, a desired radiation pattern can be obtained.
なお、第2の実施形態に係るマルチバンドアンテナを複数整列させることにより、アレーアンテナを構成することが可能である。また、第2の実施形態に係るマルチバンドアンテナは、第1の実施形態に係るマルチバンドアンテナよりも小さいため、同数のアンテナを用いたとしても、第1の実施形態に係るアレーアンテナよりも小さなアレーアンテナを設計することが可能となる。 An array antenna can be configured by aligning a plurality of multiband antennas according to the second embodiment. Further, since the multiband antenna according to the second embodiment is smaller than the multiband antenna according to the first embodiment, even if the same number of antennas is used, it is smaller than the array antenna according to the first embodiment. An array antenna can be designed.
(その他の実施形態)
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では、折返し部31が、ダイポールアンテナ20が位置する側に折り返されている例について説明したが、折返し部31がこれとは逆方向に折り返されている場合であっても同様に実施可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiments. For example, in each of the above embodiments, the example in which the folded
また、上記各実施形態では、ダイポールアンテナ20をダイポールアンテナ30が挟み込む例について説明したが、図7に示すように、ダイポールアンテナ20がダイポールアンテナ30を挟み込む場合であっても同様に実施可能である。
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施形態では、マルチバンドアンテナがダイポールアンテナ20と、ダイポールアンテナ30(又は40)とを備える例について説明したが、図8に示すように、ダイポールアンテナ20の共振周波数に対して2n+1(nは自然数)倍以外の共振周波数を有するダイポールアンテナ50をさらに備える場合であっても同様に実施可能である。
In each of the above embodiments, the example in which the multiband antenna includes the
また、上記各実施形態では、マルチバンドアンテナがダイポールアンテナ20と、ダイポールアンテナ30(又は40)とを備える例について説明したが、図9に示すように、第1のモノポールアンテナ60と、第2のモノポールアンテナ70と、反射板とを備える場合であっても同様に実施可能である。
Further, in each of the above embodiments, the example in which the multiband antenna includes the
このとき、第1のモノポールアンテナ60は、給電点10から延設される。第1のモノポールアンテナ60の長さ及び幅は、共振周波数がfhになるように決定される。
At this time, the
第2のモノポールアンテナ70は、給電点10から第1のモノポールアンテナ60と同じ方向に延設され、このモノポールアンテナ60より長い。モノポールアンテナ70は、モノポールアンテナ60を間に挟むように形成され、モノポールアンテナ60を基準に線対称となっている。モノポールアンテナ70の端部は、モノポールアンテナ60が位置する側に180度折り返されている。
The
モノポールアンテナ70の長さ及び幅は、モノポールアンテナ70の共振周波数がflとなるように決定される。また、モノポールアンテナ70における折返し部71の長さは、モノポールアンテナ70に周波数fhの電流が供給され、3次モードの共振が生じる際の、共振波長の4分の1の長さと同等である。なお、この折返し部71の長さは、折返し部71の幅を変化させることにより、調整することも可能である。
The length and width of the
反射板80は、モノポールアンテナ60,70と給電点10で接続し、モノポールアンテナ60,70の延設方向に対して垂直方向に配置される。
The
図9の構成により、モノポールアンテナ70からの高次モードによる電磁波の放射が抑圧され、マルチバンドアンテナは、所望の放射パターンを得ることが可能となる。
With the configuration of FIG. 9, radiation of electromagnetic waves due to higher-order modes from the
さらに、本発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Furthermore, the present invention can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the spirit of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
10…給電点
20…第1のダイポールアンテナ
30…第2のダイポールアンテナ
31…折返し部
40…第3のダイポールアンテナ
41…折返し部
50…第5のダイポールアンテナ
60…第1のモノポールアンテナ
70…第2のモノポールアンテナ
71…折返し部
80…反射板
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記平面基板上に形成され、前記給電点から前記一対の第1エレメントと同じ方向に延設され、前記第1エレメントより長い一対の第2エレメントからなる第2のダイポールアンテナと
を具備し、
前記一対の第2エレメントはそれぞれ給電点とは逆側の端部が180度折り返されるパターン形状としたことを特徴とするマルチバンドアンテナ。 A first dipole antenna comprising a pair of first elements formed on a planar substrate and extending in a direction opposite to each other from a feeding point;
A second dipole antenna formed on the planar substrate, extending in the same direction as the pair of first elements from the feeding point, and comprising a pair of second elements longer than the first element;
Each of the pair of second elements has a pattern shape in which an end opposite to the feeding point is folded 180 degrees.
前記一対の第2エレメントの折返し部の長さは、前記第2のダイポールアンテナに周波数fhの電流が供給され、3次モードの共振が生じる際の、当該共振波長の4分の1の長さと同等であることを特徴とする請求項1記載のマルチバンドアンテナ。 When the resonance frequency of the first dipole antenna is fh,
The length of the folded portion of the pair of second elements is a length of a quarter of the resonance wavelength when a current of a frequency fh is supplied to the second dipole antenna and a third-order mode resonance occurs. The multiband antenna according to claim 1, wherein the antennas are equivalent.
前記第2のダイポールアンテナは、前記第1のダイポールアンテナを間に挟んで形成され、当該第1のダイポールアンテナを基準に線対称となることを特徴とする請求項1記載のマルチバンドアンテナ。 In the first dipole antenna, the pair of first elements is formed linearly around the feeding point,
2. The multiband antenna according to claim 1, wherein the second dipole antenna is formed with the first dipole antenna interposed therebetween, and is axisymmetric with respect to the first dipole antenna.
前記給電点から前記第1のモノポールアンテナと同一方向に延設され、前記第1のモノポールアンテナより長い第2のモノポールアンテナと、
前記第1及び第2のモノポールアンテナと前記給電点で接続し、前記第1及び第2のモノポールアンテナの延設方向に対して垂直方向に配置される反射板と
を具備し、
前記第2のモノポールアンテナは、前記給電点とは逆側の端部が180度折り返される形状としたことを特徴とするマルチバンドアンテナ。 A first monopole antenna extending from the feed point;
A second monopole antenna extending from the feed point in the same direction as the first monopole antenna and longer than the first monopole antenna;
A reflector connected to the first and second monopole antennas at the feeding point and disposed in a direction perpendicular to the extending direction of the first and second monopole antennas;
The multiband antenna, wherein the second monopole antenna has a shape in which an end opposite to the feeding point is folded 180 degrees.
前記第2のモノポールアンテナの折返し部の長さは、前記第2のモノポールアンテナに周波数fhの電流が供給され、3次モードの共振が生じる際の、当該共振波長の4分の1の長さと同等であることを特徴とする請求項6記載のマルチバンドアンテナ。 When the resonance frequency of the first monopole antenna is fh,
The length of the folded portion of the second monopole antenna is a quarter of the resonance wavelength when a current of frequency fh is supplied to the second monopole antenna and a third-order mode resonance occurs. The multiband antenna according to claim 6, wherein the multiband antenna is equal in length.
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