JP4948373B2 - antenna - Google Patents
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Description
本発明は、携帯端末等に内蔵されるアンテナに係り、特に小型で広帯域特性を有する多周波共用のアンテナに関するものである。 The present invention relates to an antenna built in a portable terminal or the like, and more particularly, to a multi-frequency antenna having a small size and wideband characteristics.
携帯電話等の端末機器の普及とその機能の高度化に伴って、端末機器に内蔵されるアンテナに対しても、より一層の小型化とともに、複数の周波数に対応可能な多周波共用特性を有するものが求められている。例えば携帯電話用途では、従来のような機能追加、国際ローミング等に加え、第3世代への移行或いは共存等、使用する周波数帯域は拡大の一途を辿っている。つまり、従来のような多周波共用アンテナにおけるそれぞれの周波数が非常に広帯域であるものが求められている。使用周波数帯を広帯域化する従来のアンテナとして、例えば特許文献1に記載されているものが知られている。
With the spread of terminal devices such as mobile phones and the sophistication of their functions, the antenna built into the terminal devices has a multi-frequency sharing characteristic that can handle multiple frequencies as well as further miniaturization. Things are sought. For example, in mobile phone applications, in addition to the conventional function addition, international roaming, etc., the frequency band to be used is steadily expanding, such as shifting to the third generation or coexistence. That is, there is a demand for a conventional multi-frequency antenna that has a very wide frequency band. As a conventional antenna for widening a use frequency band, for example, an antenna described in
特許文献1に記載されているアンテナの斜視図を図7に示す。同図に示すアンテナ900は、直方体状の絶縁体からなる基体901の一方主面に接地電極902が形成され、他方主面には斜めに設けられたスリットs1を介して対向して配置された第1および第2の放射電極903、904が形成されている。
A perspective view of the antenna described in
第1の放射電極903は、スリットs1の一端に近接する端部が第1の接続電極905を介して接地電極902に接続され、第1の放射電極903の第1の接続電極905を接続した端部から離隔した端部にギャップg2を介して給電電極907が配置されている。また、第2の放射電極904は、スリットs1の一端から一定間隔離れた端部が第2の接続電極906を介して接地電極902に接続されている。
The first radiating
上記のように構成されたアンテナ900では、第1の放射電極903が給電電極907と容量結合することで共振し、第2の放射電極904が第1の接続電極905と第2の接続電極906との間の磁界結合を介して共振することができる。上記のような複共振が得られることで、アンテナ900は所定の周波数帯で広帯域化を図ることが可能となっている。
しかしながら、特許文献1に記載された従来のアンテナでは、以下のような課題があった。特許文献1のアンテナ900は複共振による広帯域化はある程度可能ではあるが、十分な広帯域化を実現するのは困難である。また、同時に2以上の周波数帯で使用可能な多周波共用特性を得ることが難しいといった問題がある。さらに、2つエレメントを同一平面上に配置しているので、素子の面積が大型化する傾向にある。広帯域化のために追加した素子分の大きさ(素子面積拡大)と得られる効果(帯域拡大)を考慮した場合、広帯域化の効果はそれほど大きくないといった問題があった。
However, the conventional antenna described in
そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、波長に比べてごく微小な励振素子によって低周波帯を十分に励振できるとともに、高周波帯では 直接給電の場合と比較して、大幅な広帯域化が図られた多周波共用のアンテナを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and can sufficiently excite a low frequency band by a very small excitation element compared to the wavelength, and in the high frequency band as compared with the case of direct power feeding, An object of the present invention is to provide an antenna for multi-frequency use with a significantly widened bandwidth.
本発明のアンテナの第1の態様は、2以上の周波数帯に対応可能なアンテナであって、給電点に接続される励振素子と、接地点に接続され、分岐点をもった被励振素子とを備え、前記被励振素子は、前記分岐点に接続された第1の放射導体と、前記分岐点より前記第1の放射導体と異なる方向に配線され、少なくとも全長が前記第1の放射導体よりも長い第2の放射導体と、を有し、少なくとも前記第1の放射導体が前記励振素子と略平行に近接配置されて第1の容量結合部を形成し、前記被励振素子は前記第1の容量結合部を介して励振され、前記第1の放射導体が180°折り返す折り返し部を有し、前記第1の放射導体の全長が前記励振素子の全長よりも長いことを特徴とする。 A first aspect of the antenna of the present invention is an antenna that can handle two or more frequency bands, an excitation element connected to a feeding point, and an excited element connected to a ground point and having a branch point. The driven element is wired in a direction different from the first radiating conductor from the branch point, and at least the entire length of the driven element is greater than that of the first radiating conductor. A long second radiating conductor, and at least the first radiating conductor is disposed in close proximity to and substantially parallel to the excitation element to form a first capacitive coupling portion, and the excited element is the first radiating conductor. The first radiating conductor has a folded portion that is turned back by 180 °, and the total length of the first radiating conductor is longer than the total length of the excitation element .
本発明のアンテナの他の態様は、前記給電点と前記接地点とが近接して配置され、前記励振素子と前記第1の放射導体とが略同一の方向に配線されていることを特徴とする。 Another aspect of the antenna of the present invention is characterized in that the feeding point and the grounding point are arranged close to each other, and the excitation element and the first radiation conductor are wired in substantially the same direction. To do.
本発明のアンテナの他の態様は、前記第1の放射導体と前記第2の放射導体は、前記分岐点、またはその近傍で逆方向に配線され、前記第2の放射導体は、180度折り返す折り返し部を少なくとも2つ有し、前記第1の容量結合部の外周を取り囲むように配線されていることを特徴とする。 In another aspect of the antenna of the present invention, the first radiating conductor and the second radiating conductor are wired in opposite directions at or near the branch point, and the second radiating conductor is folded 180 degrees. It has at least two folded portions and is wired so as to surround the outer periphery of the first capacitive coupling portion.
本発明のアンテナの他の態様は、前記第1の放射導体と前記第2の放射導体は、それぞれ略平行に近接して配置された第2の容量結合部を有していることを特徴とする。 Another aspect of the antenna of the present invention is characterized in that the first radiating conductor and the second radiating conductor each have a second capacitive coupling portion arranged in close proximity to each other in parallel. To do.
本発明のアンテナの他の態様は、前記励振素子と前記被励振素子は、誘電体表面または内部に配置されていることを特徴とする。 Another aspect of the antenna of the present invention is characterized in that the excitation element and the excited element are disposed on a dielectric surface or inside.
本発明のアンテナの他の態様は、前記第1の容量結合部を形成する部分が、第1の誘電体表面または内部に配置されていることを特徴とする Another aspect of the antenna of the present invention is characterized in that a portion forming the first capacitive coupling portion is disposed on or in the first dielectric surface.
本発明のアンテナの他の態様は、前記第1の容量結合部を形成する部分が、第1の誘電体表面または内部に配置されて、前記第2の容量結合部を形成する部分が、第2の誘電体表面または内部に配置されていることを特徴とする。 According to another aspect of the antenna of the present invention, the portion that forms the first capacitive coupling portion is disposed on or inside the first dielectric surface, and the portion that forms the second capacitive coupling portion is the first It is characterized in that it is arranged on the surface of or inside the two dielectrics.
本発明のアンテナの他の態様は、前記第2の放射導体において、さらに前記第2の容量結合部を除く部分が、第3の誘電体表面または内部に配置されていることを特徴とする。 Another aspect of the antenna of the present invention is characterized in that in the second radiating conductor, a portion excluding the second capacitive coupling portion is disposed on or in the third dielectric surface.
本発明のアンテナの他の態様は、前記第1の誘電体の比誘電率は、前記第2の誘電体、及び前記第3の誘電体の比誘電率よりも高いことを特徴とする。 Another aspect of the antenna of the present invention is characterized in that a relative dielectric constant of the first dielectric is higher than that of the second dielectric and the third dielectric.
本発明によれば、低周波帯では 波長に比較してごく小さな励振素子によって十分な励振が得られるとともに、高周波帯では直接給電と比較して大幅な広帯域化が図られた多周波共用のアンテナを提供することが可能となる。 According to the present invention, a sufficient frequency can be obtained by a very small excitation element in comparison with a wavelength in a low frequency band, and a wide band can be obtained in a high frequency band compared with direct feeding. Can be provided.
本発明の好ましい実施の形態におけるアンテナについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。 An antenna according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, about each structural part which has the same function, the same code | symbol is attached | subjected and shown for simplification of illustration and description.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るアンテナの平面図を示している。本実施形態のアンテナ100は、2以上の周波数帯に対応可能なアンテナであって、励振素子110と被励振素子111からなり、被励振素子111は、分岐点111aと第1の放射導体120及び第2の放射導体130とを備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a plan view of an antenna according to a first embodiment of the present invention. The
励振素子110は給電点101に接続されており、被励振素子111は接地点102に接続されている。さらに、第1の放射導体120と第2の放射導体130はともに分岐点111aに接続されている。給電点101と接地点102とは、近接する位置に配置されている。
The
第1の放射導体120と第2の放射導体130は、相互に影響を与えないように、分岐直後はそれぞれ異なる方向に配線されており、特に反対方向に配線されるのが好ましい。
The first
第1の放射導体120は、180°折り返す1つの折り返し部121を有し、一部の導体片(第1の部分)122(本実施形態では、第1の放射導体120の先端側)が励振素子110と平行に近接配置されている。このように、励振素子110を第1の放射導体120の導体片122と平行に配置できるようにするために、必要に応じて励振素子110を屈曲させて配置してもよい。(図1では、給電点101から90°折り曲げている)。
The first
また、第2の放射導体130は、180°折り返す2つの折り返し部131、132を有し、その一部の導体片(第3の部分)133が第1の放射導体120の別の一部の導体片(第2の部分)123と平行に近接配置されている。第2の放射導体130は、第1の放射導体120よりも長い導体で形成されて、第1の放射導体120と励振素子110とで構成される部分を取り囲むように配置されている。
The second
励振素子110と第1の放射導体120の第1の部分(復路)122とを近接配置することで、その間で第1の容量結合部120aを形成しており、励振素子110が励振されると容量結合により第1の放射導体120が励振される。
このように第1の容量結合部を形成することにより、第1の放射導体の長さに応じた周波数帯において共振が得られるだけでなく、その共振周波数よりも高周波側の広い領域にわたって帯域を拡大することが可能となる。
さらには、近接配置の位置関係を変化させることにより、複数の帯域を得ることも可能である。
When the
By forming the first capacitive coupling portion in this way, not only resonance is obtained in the frequency band corresponding to the length of the first radiation conductor, but also the band over a wide region on the high frequency side from the resonance frequency. It becomes possible to enlarge.
Furthermore, it is possible to obtain a plurality of bands by changing the positional relationship of the proximity arrangement.
次に、第1の放射導体120の第2の部分123と第2の放射導体130の第3の部分133とを近接配置することで、その間で第2の容量結合部130aを形成しており、第1の放射導体120が励振されると容量結合により第2の放射導体130が励振される。
このように第2の容量結合部を形成することにより、第2の放射導体130がより低周波側で共振を得られることが可能となり、また形成する容量に応じて、第1の周波数帯の入力インピーダンスを変更することも可能である。
Next, by arranging the
By forming the second capacitive coupling portion in this way, the second
さらに広帯域化を実現するには、放射導体である第1の放射導体120は第2の放射導体130よりも短く形成されていることが望ましい。
低周波側の使用周波数帯を第1の周波数帯とし、高周波側の使用周波数帯を第2の周波数帯としたとき、第2の周波数帯の最低周波数で共振が得られるように第1の放射導体120の長さを好適に設定し、第1の周波数帯で共振が得られるように第2の放射導体130の長さを好適に設定している。
In order to further increase the bandwidth, it is desirable that the
The first radiation so that resonance is obtained at the lowest frequency of the second frequency band when the low frequency side use frequency band is the first frequency band and the high frequency side use frequency band is the second frequency band. The length of the
上記のように構成された本実施形態のアンテナ100では、直接給電点に接続されていない第1の放射導体120が励振素子110との容量結合で励振され、やはり直接給電点に接続されていない第2の放射導体130が第1の放射導体120との容量結合で励振され、それぞれ高周波帯用放射導体、低周波帯用および高周波帯用放射導体として動作している。
In the
本実施形態のアンテナ100の帯域特性を、図2に示すスミスチャートを用いて説明する。図2は、アンテナ100の反射係数をスミスチャート上に記載したものである。ここでは、低周波側の第1の周波数帯を約0.9GHzを中心とする帯域としており、高周波側の第2の周波数帯を約2GHz以上の広帯域としている。
The band characteristics of the
図2より、本実施形態のアンテナ100では、第1の周波数帯の約0.9GHzで好適な反射特性が得られており、低周波帯用の第2の放射導体130が十分に励振されていることがわかる。また、第2の周波数帯である約2GHz以上の帯域においては、約2GHzから3.6GHzの非常に広い周波数範囲にわたって、反射係数の低い領域に周波数軌跡が集中しており、良好な広帯域特性が得られていることがわかる。
As shown in FIG. 2, the
上記説明の通り、本実施形態のアンテナ100によれば、励振素子110と第1の放射導体120との間の容量結合、および第1の放射導体120と第2の放射導体130との間の容量結合により、高周波側では 直接給電の場合と比較して大幅な広帯域化が図られるとともに、低周波帯でも 微小な励振素子を用いているにも関わらず十分な励振が得られる多周波共用のアンテナを提供することが可能となる。
As described above, according to the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施の形態に係るアンテナを図3に示す。図3は、本実施形態のアンテナ200の斜視図を示している。本実施形態のアンテナ200も、2以上の周波数帯に対応可能なアンテナであって、励振素子210と被励振素子211とを備え、被励振素子211は第1の放射導体220と第2の放射導体230とを備えている。
(Second Embodiment)
An antenna according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 3 shows a perspective view of the
励振素子210は図示しない給電点に接続されており、被励振素子は接地点に接続され、分岐点211aより、第1の放射導体220と第2の放射導体230を構成している。本実施形態でも、第1の放射導体220および第2の放射導体230は、分岐後それぞれ異なる方向に配線されている。
The
第1の放射導体220は、180°折り返す1つの折り返し部221を有し、一部の導体片(第1の部分)222が励振素子210と平行に近接配置されている。また、第2の放射導体230は、180°折り返す2つの折り返し部231、232を有し、その一部の導体片(第3の部分)233が第1の放射導体220の別の一部の導体片(第2の部分)223と長手方向に沿って平行に近接配置されている。
The
上記のように構成することで、本実施形態のアンテナ200でも第1の容量結合部220aと第2の容量結合部230aとを形成している。そして、直接給電点に接続されていない第1の放射導体220が励振素子210との容量結合で励振され、やはり直接給電点に接続されていない第2の放射導体230が第1の放射導体220との容量結合で励振され、それぞれ高周波帯用放射導体、低周波帯用および高周波帯用放射導体として動作する。
By configuring as described above, the
本実施形態のアンテナ200は、上記の第1の実施形態のアンテナ100と同様の構成を有するのに加えて、励振素子210および第1の放射導体220が第1の誘電体241上に載置され、第2の放射導体230が第2の誘電体242上に載置されているのを特徴としている。第1の誘電体241には誘電率の比較的高いものを用い、第2の誘電体242には誘電率の比較的低いものを用いている。
The
上記の第1の誘電体241および第2の誘電体242を用いることにより、それぞれ第1の容量結合部220aおよび第2の容量結合部230aにおける容量結合を高めることができる。それとともに、容量結合部220aを大幅に小型化することができる。
By using the
本実施形態のアンテナ200の特性の一例として、VSWR特性を図4に示す。同図では、比較のために従来の直接給電を行うアンテナ800のVSWRを併せて示している。従来のアンテナ800の斜視図を図5に示す。アンテナ800は、第1の放射導体820および第2の放射導体830が、ともに給電線801および接地線802を介して図示しない給電点および接地点に接続されており、逆Fアンテナの構造となっている。
As an example of the characteristics of the
図4では、本実施形態のアンテナ200のVSWRを符号10で示し、従来のアンテナ800のVSWRを符号11で示している。同図において、本実施形態のアンテナ200のVSWR10と従来のアンテナ800のVSWR11とを比較すると、低周波帯では同程度の帯域幅が確保されていることが示されている。これに対し、高周波帯では本実施形態のアンテナ200の方が大幅に広帯域化されている。すなわち、本実施形態のアンテナ200では約2GHzから少なくとも3.6GHzまでの広帯域で好適なVSWR特性が得られている。これに対し、従来のアンテナ800では特定の共振モードに対応した狭い周波数帯で要求される反射特性が得られているのみである。
In FIG. 4, the VSWR of the
ところで、本実施形態のアンテナ200では、励振素子210および第1の放射導体220を第1の誘電体241の上に載置し、第2の放射導体230を第2の誘電体242の上に載置していた。本実施形態では、励振素子210および被励振素子211を誘電体に内包されるように配置することも可能である。励振素子210および被励振素子211を誘電体に内包させた一例を図6に示す。
By the way, in the
図6に示すアンテナ200’では、励振素子210および第1の放射導体220が第1の誘電体241に内包され、第2の放射導体230が第2の誘電体242に内包されている。これにより、第1の容量結合部220aおよび第2の容量結合部230aにおける容量結合を高めることができるとともに、アンテナ200’の小型化を図ることができる。
In the
上記では、誘電率の比較的高い第1の誘電体241と、誘電率の比較的低い第2の誘電体242の2種類の誘電体を用いる構成としたが、これに限らず、例えば、第1の容量結合部220aを第1の誘電体上に載置または内包し、第2の容量結合部230aを第2の誘電体上に載置または内包し、さらに第2の放射導体の第2の容量結合部230aを除く部分を第3の誘電体上に載置または内包するようにしてもよい。この場合、第1の誘電体の比誘電率が第2の誘電体および第3の誘電体の比誘電率よりも高いものを用いるのがよい。また、第2の誘電体の比誘電率は、第3の誘電体の比誘電率よりも高くするのがよい。
In the above description, the
さらに別の実施形態として、励振素子210、第1の放射導体220および第2の放射導体230をすべて同じ誘電体の上に載置するように構成することも可能である。
In still another embodiment, the
上記説明の通り、本実施形態のアンテナ200,200’においても、励振素子210と第1の放射導体220との間の容量結合、および第1の放射導体220と第2の放射導体230との間の容量結合により、高周波帯では広い範囲の周波数帯で励振可能な広帯域化が図られるとともに、低周波帯で十分な励振が得られる多周波共用のアンテナを提供することが可能となる。
As described above, also in the
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るアンテナの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるアンテナの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Note that the description in this embodiment mode shows an example of the antenna according to the present invention, and the present invention is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of the antenna in this embodiment can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
100、200,200’、800、900 アンテナ
101 給電点
102 接地点
110、210 励振素子
111、211 被励振素子
111a、211a 分岐点
122、222 第1の部分
123、223 第2の部分
133、233 第3の部分
121、131、132、221、231、232 折り返し部
120、220 第1の放射導体
120a、220a 第1の容量結合部
130、230 第2の放射導体
130a、230a 第2の容量結合部
241 第1の誘電体
242 第2の誘電体
801 給電線
802 接地線
901 第1のエレメント901
902 第2のエレメント902
903 折り返し部
904 給電部
905 接地部
100, 200, 200 ', 800, 900
902
903
Claims (9)
給電点に接続される励振素子と、
接地点に接続され、分岐点をもった被励振素子とを備え、
前記被励振素子は、前記分岐点に接続された第1の放射導体と、前記分岐点より前記第1の放射導体と異なる方向に配線され、少なくとも全長が前記第1の放射導体よりも長い第2の放射導体と、を有し、
少なくとも前記第1の放射導体が前記励振素子と略平行に近接配置されて第1の容量結合部を形成し、前記被励振素子は前記第1の容量結合部を介して励振され、
前記第1の放射導体が180°折り返す折り返し部を有し、前記第1の放射導体の全長が前記励振素子の全長よりも長い、
ことを特徴とするアンテナ。 An antenna that can handle two or more frequency bands,
An excitation element connected to the feed point;
An excited element connected to a ground point and having a branch point;
The excited element is wired with a first radiating conductor connected to the branch point in a direction different from the first radiating conductor from the branch point, and has at least a total length longer than that of the first radiating conductor. Two radiating conductors,
At least the first radiation conductor is disposed close to and substantially parallel to the excitation element to form a first capacitive coupling portion, and the excited element is excited via the first capacitive coupling portion ;
The first radiating conductor has a folded portion that turns back 180 °, and the total length of the first radiating conductor is longer than the total length of the excitation element;
An antenna characterized by that.
前記励振素子と前記第1の放射導体とが略同一の方向に配線されていることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。 The feeding point and the grounding point are arranged close to each other,
The antenna according to claim 1 , wherein the excitation element and the first radiation conductor are wired in substantially the same direction.
前記第2の放射導体は、180度折り返す折り返し部を少なくとも2つ有し、前記第1の容量結合部の外周を取り囲むように配線されていることを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載のアンテナ。 The first radiation conductor and the second radiation conductor are wired in opposite directions at or near the branch point,
Said second radiation conductor has at least two folded portions folded back 180 degrees, claim 1 or 2, characterized in that it is wired so as to surround the outer periphery of said first capacitive coupling portion The antenna according to item 1.
前記第2の容量結合部を形成する部分が、第2の誘電体表面または内部に配置されていることを特徴とする請求項4に記載のアンテナ。 A portion forming the first capacitive coupling portion is disposed on or in the first dielectric surface;
5. The antenna according to claim 4 , wherein a portion forming the second capacitive coupling portion is disposed on or in the second dielectric surface.
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