JP5009322B2 - アンテナエレメント及びアンテナ - Google Patents
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さらに、単一のアンテナで従来の無線LAN帯域で使用される2つの帯域(2.45GHz及び5GHz)とWiMax帯域の3つの帯域に対応できるような広帯域化の要求も強くなってきている。
単一のアンテナで3つの帯域に対応できるアンテナとしては、無線LAN帯域とWAN帯域並びにDVBH・GPS帯域の3つの帯域に対応できるような広帯域化アンテナが知られている。(特許文献1参照)
ところが、このアンテナでは、WAN帯域に対応するため、低域周波数帯域での使用周波数が低く不可避的に低周波側放射エレメントが長くなってしまう。また、広帯域化するため、高周波側放射エレメントと低周波側放射エレメントの接続部の長さと幅を確保することでリアクタンス成分を大きくする必要があり、結局、高さ方向の寸法を増大させる必要があった。このため、アンテナを装置に組み込みにくいというスペース上の問題があった。
(1) エレメント形状が小型の割に多周波帯域(例えば、WiMax帯域、無線LAN帯域)で安定した共振が得られ、もって、これらの帯域での通信感度が向上する。
(2) 高さ方向が短縮化できアンテナ全体での小型化が実現できる。
(3) インピーダンス調整が容易である。
ここではWiMax帯域の低域側(2.3GHz〜2.4GHz、2.5GHz〜2.7GHz)及び無線LAN帯域の低域側(2.45GHz)に対応するエレメントを低周波エレメント(1)とし、一方、WiMax帯域の高周波側(3.3GHz〜3.8GHz)対応するエレメントを高周波エレメント(2)とした。
図1において、放射エレメント部は、給電部(3)の左端部から起立状態で延出した後右方向即ち矩形状グランド板(4)と並行にL字状に折り返す細幅状の低周波側放射エレメント(1)(以下、“低周波エレメント”と略記する。)、及び、給電部(3)の右端部から右方向に低周波側放射エレメント(1)と並行に延出した後、上方に向けL字状に折り返す細幅状の高周波側放射エレメント(2)(以下、“高周波エレメント”と略記する。)、および、給電部(3)と矩形状グランド板(4)および短絡部(5)によって形成された、スリット部(6)からなる。
こうすることで、給電部(3)の誘導成分(リアクタンス成分)が増大、低周波エレメント(1)と高周波エレメント(2)の2つのエレメントと給電部(3)の3者間での相乗作用により広帯域化が実現可能となる。
ここで、給電部(3)の横幅(L)は広帯域化のため、十分なリアクタンス成分を確保しつつ、アンテナ全体での幅方向のスペース小型化を考慮すると、12mm〜18mmが好ましい範囲である。なお、ここでは、給電部(3)の高さ(H)については、エレメント(アンテナ)の高さ方向短縮化のため、できるだけ小さくする方向で設定したが、極端に小さいと十分な誘導成分(リアクタンス成分)が得られないので、給電部の面積を36mm2以上とすることが望ましい。
こうすることにより、過度になった誘導成分(リアクタンス成分)を容量成分(キャパシタンス成分)により補償できインピーダンス調整が容易となる。
ここで、低周波エレメント(1)と高周波エレメント(2)との距離は両エレメント間での不要な干渉を防止しつつ十分な容量成分効果を得るため、0.8mm〜1.5mmが好ましい範囲である。
厚さが0.4mmの洋白の一枚板を打ち抜いて、WiMax帯域の波長及び無線LAN帯域の低域側(2.45GHz)に対応する一体物を作成した。ここではWiMax帯域の低域側(2.3GHz〜2.4GHz、2.5GHz〜2.7GHz)及び無線LAN帯域の低域側(2.45GHz)に対応するエレメントを低周波エレメント(1)とし、一方、Wi-Max帯域の高周波側(3.3GHz〜3.8GHz)対応するエレメントを高周波エレメント(2)とした。その際の各部材の寸法は、以下のとおりである。
・低周波エレメント(1):長さ24.5mm、幅2mm。
・高周波エレメント(2):長さ17.3mm、幅1.2mm。
・低周波エレメント(1)は給電部(3)の左端、上面から折り返し状に延出し、その端部が高周波側放射エレメント(2)方向に指向するL字形状のエレメント、一方、高周波エレメント(2)は給電部(3)の右端、上面から折り返し状に延出し、その端部が低周波側放射エレメント(1)と平行に指向するL字形状のエレメントとした。
・低周波エレメント(1)と高周波エレメント(2)との間隔(d):1.1mm。
・給電部(3):幅(L)15mm、高さ(H)3.6mm
・矩形状グランド板(4):幅28mm、高さ15mm。
・短絡部(5):長さ15.2mm、幅1.2mm。
・スリット(6):長さ26mm、幅1mm
・給電点(S1)の位置:給電部(3)の略中程、スリット部(6)近接した位置。
・アースポイント(S2)の位置:グランド板(4)の上縁部で且つ給電点(S1)に対峙した位置。
給電用同軸ケーブル(7)として、外径1.13mm、内部導体径0.24mmのフッ素樹脂(PFA)被覆の高周波同軸ケーブルを用意し、その先端部で内部導体及び外部導体を露出させた。内部導体の終端部を給電点(S1)に、そして該外部導体をアースポイント(S2)にそれぞれハンダにより接続することにより、図2に示す形状のアンテナを得た。
2 細幅状の高周波側放射エレメント
3 給電部
4 矩形状グランド板
5 短絡部
6 スリット部
7 給電用同軸ケーブル
d 低周波エレメント(1)と高周波エレメント(2)との間隔
L 給電部(3)の幅
H 給電部(3)の高さ
S1 給電点
S2 アースポイント
Claims (5)
- 細幅状の低周波側放射エレメント及び細幅状の高周波側放射エレメントを含む放射エレメント部が給電部及び短絡部を介して、矩形状グランド板の幅方向に並行に配置されたアンテナエレメントであって、
該エレメント部は、該給電部の一方の端部から起立状態で延出し、該給電部の横方向と並行にL字状に折り返す低周波側放射エレメント、および該給電部の反対側の端部から該低周波側放射エレメントと近接並行に配置され、さらに、その端部がL字状に上方に向け、L字状に延出している高周波側放射エレメントを含み、
該低周波側エレメントと該高周波側放射エレメントとの互いに平行な部分の間隔は、該低周波側エレメントと該給電部との互いに平行な部分の間隔と同一かつ0.8〜1.5mmであり、
該給電部の横方向の幅が幅広状になっているとともに、該給電部と該短絡部及び該矩形状グランド板とで幅が0.8mm〜1.5mmのスリットが形成され、
該給電部が幅広状になることによるリアクタンス成分の増加が、該低周波側放射エレメントと該高周波側放射エレメントを近接並行に配置させることによるキャパシタンス成分の増大によって補償されており、
該高周波側放射エレメント、該低周波側エレメント、該給電部との間で三者間相乗作用が、該給電部と該短絡部及び該矩形状グランド板との間でスリット共振が、それぞれ発生することを、
特徴とするアンテナエレメント。 - 該スリット共振の共振周波数は、該低周波側放射エレメント及び該高周波側放射エレメントが対応する周波数より高い帯域にあることを特徴とする、請求項1に記載のアンテナエレメント。
- 該給電部の横幅が12mm以上である請求項1または2に記載のアンテナエレメント。
- 該給電部の面積が36mm 2 以上である請求項1〜3のいずれかに記載のアンテナエレメント。
- 同軸ケーブルの内部導体を該給電部にある給電点に接続し他方、該ケーブルの外部導体を該矩形状グランド板に接続してなる請求項1〜4のいずれかに記載のアンテナ。
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