JP5058515B2

JP5058515B2 - Z type broadband antenna

Info

Publication number: JP5058515B2
Application number: JP2006151722A
Authority: JP
Inventors: 晶夫倉本; 拓志望月
Original assignee: NEC Corp; Renesas Electronics Corp
Current assignee: NEC Corp; Renesas Electronics Corp
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2026-05-31
Also published as: JP2007324841A

Description

本発明は、金属板や誘電体プリント基板等による簡易な構成のアンテナに関し、特に、小型で広帯域なアンテナに関する。 The present invention relates to an antenna having a simple configuration using a metal plate, a dielectric printed circuit board, or the like, and more particularly, to a small and broadband antenna.

近年、ＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）技術を利用して、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)をワイヤレスで実現するために、広帯域のアンテナが必要になっている。さらに、地上波デジタル放送のテレビ受信用アンテナやＵＷＢ技術を用いたワイヤレスＴＶ用のアンテナにおいて、非常に広い帯域のアンテナが必要になっている。 In recent years, in order to realize USB (Universal Serial Bus) wirelessly using UWB (Ultra Wide Band) technology, a broadband antenna is required. Furthermore, antennas for extremely wide bands are required for antennas for receiving terrestrial digital broadcasting televisions and antennas for wireless TV using UWB technology.

例えば、ＵＷＢ技術を用いた通信の周波数では、すべての帯域を使用する場合、３．１ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚが想定されている。最近では、ＵＳＢのインターフェース機器は、ＵＳＢメモリースティックに代表されるようにコンパクトである必要がある。 For example, in the frequency of communication using the UWB technology, 3.1 GHz to 10.6 GHz is assumed when all bands are used. Recently, USB interface devices need to be compact as represented by USB memory sticks.

図２３は、従来の広帯域アンテナとして、ディスコーンアンテナを示す。このアンテナは、広帯域な特性が得られる特徴がある。 FIG. 23 shows a discone antenna as a conventional broadband antenna. This antenna has a characteristic that a wide band characteristic can be obtained.

また、無線通信装置の回路の接地に接続されるように配された接地面とバンド状に形成された放射構造体とからなるＲＦ信号送受信用アンテナであって、放射構造体がその長さに沿って複数のセクションが形成されるように折り曲げられているバンド状の放射構造体を含む広帯域アンテナがある（例えば、特許文献１参照）。
特表２００２−５１０９２６号公報 An RF signal transmitting / receiving antenna comprising a grounding surface arranged to be connected to the ground of a circuit of a wireless communication device and a radiating structure formed in a band shape, the radiating structure having the length There is a broadband antenna including a band-shaped radiating structure that is bent so that a plurality of sections are formed along the band (see, for example, Patent Document 1).
Japanese translation of PCT publication No. 2002-510926

しかしながら、従来の広帯域アンテナは、以下のような欠点がある。第１に寸法が大きく、第２に立体的であり、第３に構造が複雑で高価となる点である。特に、最近良く見られるＵＳＢスティック形状に収納することが不可能であることは致命的である。 However, the conventional broadband antenna has the following drawbacks. First, the dimensions are large, the second is three-dimensional, and third, the structure is complicated and expensive. In particular, it is fatal that it cannot be stored in a USB stick shape that is often seen recently.

また、従来の広帯域アンテナでは、放射素子を小さくできてもグランド板が非常に大きく、全体として小型の機器を構成することが困難であった。 Further, in the conventional broadband antenna, even if the radiating element can be made small, the ground plate is very large, and it is difficult to construct a small device as a whole.

そこで本発明は、金属板や誘電体プリント基板等による簡易な構成で、小型で広帯域なＺ型広帯域アンテナを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a small and wide band Z-type wideband antenna with a simple configuration using a metal plate, a dielectric printed circuit board, or the like.

上記の課題を解決するため、本発明による第１のＺ型広帯域アンテナは、Ｚ字形状またはＳ字形状の断面を有する導体板によって構成される放射素子と、この放射素子の下面端部から静電容量を形成するためのギャップを介して配置され、導体板によって構成されるグランドとによって構成され、前記グランドに沿って給電導体を配置し、前記放射素子に接続して給電し、前記ギャップは、前記放射素子の下面部と前記グランドをプリント基板の同一面に平行に配置することにより設けられ、前記放射素子のＺ字形状またはＳ字形状の上面部の長さが最低使用周波数の約０．１２波長、前記放射素子のＺ字形状またはＳ字形状の斜面部の長さが最低使用周波数の約０．０７波長、前記放射素子のＺ字形状またはＳ字形状の下面部の長さが最低使用周波数の約０．０６波長、であることを特徴とする。
また、上記の課題を解決するため、本発明による第２のＺ型広帯域アンテナは、Ｚ字形状またはＳ字形状の断面を有する導体板によって構成される放射素子と、この放射素子の下面端部から静電容量を形成するためのギャップを介して配置され、導体板によって構成されるグランドとによって構成され、前記グランドに沿って給電導体を配置し、前記放射素子に接続して給電し、前記ギャップは、前記放射素子の下面部と前記グランドをプリント基板の異なる面に立体的に重ならないように配置することにより設けられ、前記放射素子のＺ字形状またはＳ字形状の上面部の長さが最低使用周波数の約０．１２波長、前記放射素子のＺ字形状またはＳ字形状の斜面部の長さが最低使用周波数の約０．０７波長、前記放射素子のＺ字形状またはＳ字形状の下面部の長さが最低使用周波数の約０．０６波長、であることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a first Z-type wideband antenna according to the present invention includes a radiating element constituted by a conductor plate having a Z-shaped or S-shaped cross section, and a lower surface end portion of the radiating element. It is arranged through a gap for forming a capacitance, and is constituted by a ground constituted by a conductor plate, a feeding conductor is arranged along the ground, and is connected to the radiating element to feed power, and the gap is The lower surface portion of the radiating element and the ground are arranged in parallel to the same surface of the printed circuit board, and the length of the Z-shaped or S-shaped upper surface portion of the radiating element is about 0 of the minimum use frequency. .12 wavelength, the length of the Z-shaped or S-shaped slope of the radiating element is about 0.07 wavelength of the lowest usable frequency, and the length of the Z-shaped or S-shaped lower surface of the radiating element is Lowest About 0.06 wavelength of the use frequency, characterized der Rukoto.
In order to solve the above-mentioned problem, a second Z-type wideband antenna according to the present invention includes a radiating element constituted by a conductor plate having a Z-shaped or S-shaped cross section, and a lower end portion of the radiating element. Arranged through a gap for forming a capacitance from, and constituted by a ground constituted by a conductor plate, arranged a feeding conductor along the ground, connected to the radiating element and fed, The gap is provided by arranging the lower surface portion of the radiating element and the ground so as not to three-dimensionally overlap different surfaces of the printed circuit board, and the length of the Z-shaped or S-shaped upper surface portion of the radiating element. Is about 0.12 wavelength of the minimum operating frequency, and the length of the slope portion of the Z-shaped or S-shaped of the radiating element is about 0.07 wavelength of the minimum operating frequency, Z-shaped or S of the radiating element About 0.06 wavelength length of the lower surface portion of the lowest use frequency shape, characterized in der Rukoto.

本発明によるＺ型広帯域アンテナは、金属板等を断面がＺ字形状またはＳ字形状に折り曲げただけの放射素子とグランド板による簡単な構造である。よって、板金加工等で非常に安価に製作が可能である。 The Z-type broadband antenna according to the present invention has a simple structure including a radiating element and a ground plate in which a metal plate or the like is simply bent into a Z-shape or S-shape in cross section. Therefore, it can be manufactured at a very low cost by sheet metal processing or the like.

本発明によれば、断面がＺ字形状またはＳ字形状の板状導体を放射素子として用いることにより、広帯域、コンパクト、簡単な構成で、安価なアンテナが実現できる。特にＵＳＢスティックタイプのＵＷＢ通信機器の実現が可能である。 According to the present invention, by using a Z-shaped or S-shaped plate-shaped conductor as a radiating element, an inexpensive antenna can be realized with a wide band, a compact configuration, and a simple configuration. In particular, a USB stick type UWB communication device can be realized.

次に、本発明の最良の形態について図面を参照して説明する。 Next, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.

Embodiment 1

図１は、本発明によるＺ型広帯域アンテナの第１の実施形態の構成を示す。本実施形態のＺ型広帯域アンテナは、薄い金属板などの導体より構成された放射素子１と、金属板等の導体によって構成されるグランド板５と、同軸ケーブル１０より構成される。放射素子１は、金属板等の導体板を、断面がＺ字形状またはＳ字形状になるように折り曲げたものである。グランド板５は、放射素子１の下面部４の端部から、静電容量を形成するためのギャップを介して配置されている。 FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of a Z-type broadband antenna according to the present invention. The Z-type broadband antenna of this embodiment includes a radiating element 1 composed of a conductor such as a thin metal plate, a ground plate 5 composed of a conductor such as a metal plate, and a coaxial cable 10. The radiating element 1 is formed by bending a conductor plate such as a metal plate so that a cross section has a Z shape or an S shape. The ground plate 5 is disposed from the end of the lower surface portion 4 of the radiating element 1 via a gap for forming a capacitance.

そして、同軸ケーブル１０を金属グランド板５の中央にはわせ、同軸外部導体１３をグランド板５に沿って連続的に接続させ、かつ、同軸中心導体１２を放射素子１の下面部に接続して給電した構造とする。 Then, the coaxial cable 10 is placed in the center of the metal ground plate 5, the coaxial outer conductor 13 is continuously connected along the ground plate 5, and the coaxial center conductor 12 is connected to the lower surface portion of the radiating element 1. A structure that supplies power is used.

放射素子１は、上面部２、斜面部３、下面部４より、その断面がＺ字状またはＳ字状に折り曲げた形状で構成される。図１において、上面部２は、その開放端側がやや下向きに折り曲げられているが、水平または上向きな構成も可能である。 The radiating element 1 has a shape in which the cross section is bent into a Z shape or an S shape from the upper surface portion 2, the slope portion 3, and the lower surface portion 4. In FIG. 1, the open end side of the upper surface portion 2 is bent slightly downward, but a horizontal or upward configuration is also possible.

各部の寸法については、以下の場合に良好な特性を示すことが確認されている。すなわち、使用する最低使用周波数の波長換算で計算した場合、放射素子１の幅は約０．１波長、上面部２の長さは約０．１２波長、斜面部３の長さは約０．０７波長、下面部４の長さは約０．０６波長である。上面部２、斜面部３、下面部４の長さを全て足すと約０．２５波長になり、この値は、モノポールアンテナの長さと同一になる。 About the dimension of each part, it has been confirmed that a favorable characteristic is shown in the following cases. That is, when calculated in terms of the wavelength of the lowest usable frequency to be used, the width of the radiating element 1 is about 0.1 wavelength, the length of the upper surface portion 2 is about 0.12 wavelength, and the length of the slope portion 3 is about 0.2 mm. 07 wavelength, and the length of the lower surface portion 4 is about 0.06 wavelength. When all the lengths of the upper surface portion 2, the slope portion 3, and the lower surface portion 4 are added, the wavelength is about 0.25, and this value is the same as the length of the monopole antenna.

また、グランド板５の大きさは、最低使用周波数の約０．１波長×約０．２５波長、又はそれ以下である。 Further, the size of the ground plate 5 is about 0.1 wavelength × about 0.25 wavelength of the minimum use frequency or less.

また、放射素子とグランド板との間のギャップの幅は、最低使用周波数の１／２００〜１／５０波長である。 The width of the gap between the radiating element and the ground plate is 1/200 to 1/50 wavelength of the lowest usable frequency.

図２は、第１の実施形態の詳細図で、上面図と側面図を示す。側面図よりわかるように、放射素子１の下面部４が、同軸ケーブル１０の同軸中心導体１２にハンダ付けされた構成になっている。この場合、同軸中心導体１２の接続は、下面部４の上側でも下側でも良い。 FIG. 2 is a detailed view of the first embodiment, showing a top view and a side view. As can be seen from the side view, the lower surface portion 4 of the radiating element 1 is soldered to the coaxial central conductor 12 of the coaxial cable 10. In this case, the coaxial center conductor 12 may be connected either above or below the lower surface portion 4.

Embodiment 2

図３は、Ｚ型広帯域アンテナの第２の実施形態の構成を示す。図１及び図２との違いは、サポート６があることである。すなわち、図１の構造では、放射素子１を、同軸中心導体１２のみで支えることになり、強度的に弱いという問題があるため、サポート６により、放射素子１とグランド５を物理的に支持した構造にしたものである。この場合、サポート６は、導体ではなく誘電体が用いられる。サポート６と、グランド５または放射素子１との接合は、接着剤や熱融着、ネジなどで止める。 FIG. 3 shows the configuration of the second embodiment of the Z-type broadband antenna. The difference from FIGS. 1 and 2 is that there is a support 6. That is, in the structure of FIG. 1, the radiating element 1 is supported only by the coaxial central conductor 12, and there is a problem that the strength is weak. Therefore, the radiating element 1 and the ground 5 are physically supported by the support 6. It is a structure. In this case, the support 6 is not a conductor but a dielectric. The support 6 is bonded to the ground 5 or the radiating element 1 with an adhesive, heat fusion, screws, or the like.

Embodiment 3

図４は、Ｚ型広帯域アンテナの第３の実施形態の構成を示す。また、図５に側面図、図６に組立図を示す。図４は、誘電体のプリント基板２０を用いて、図１と同じ電気的なモデルを構成したものである。すなわち、プリント基板２０の下側（裏面）にある導体のグランド２１が、図１のグランド５に相当する。そして、プリント基板２０の上側（表面）に配置されるマイクロストリップライン２２は、プリント基板２０とグランド２１によって、マイクロストリップ線路を構成し、図１の同軸ケーブル１０と同等の役目を果たしている。マイクロストリップライン２２は、スルーホール２３を介して、導体より成る下面部３５に接続される。下面部３５は、図１の下面部４に相当している。そして、下面部３５は、スルーホール３６を介して、導体より成る底面部３３に接続される。底面部３３は、導体よりなる斜面部３２を経て、導体よりなる上面部３１に接続される。この場合は、上面部３１、斜面部３２、底面部３３、上導体３４、スルーホール３６、下面部３５から構成される放射素子３０が、図１の放射素子１に相当する。なお、上記において、スルーホール３６は、図６に示すように、なるべく複数設け、底面部３３と下面部３５が、高周波的に短絡となるように高周波抵抗やリアクタンス成分を小さくするのが好ましい。 FIG. 4 shows the configuration of the third embodiment of the Z-type broadband antenna. 5 is a side view, and FIG. 6 is an assembly view. FIG. 4 shows the same electrical model as that shown in FIG. 1 using a dielectric printed circuit board 20. That is, the conductor ground 21 on the lower side (back surface) of the printed circuit board 20 corresponds to the ground 5 in FIG. The microstrip line 22 arranged on the upper side (front surface) of the printed circuit board 20 forms a microstrip line by the printed circuit board 20 and the ground 21 and plays the same role as the coaxial cable 10 of FIG. The microstrip line 22 is connected to a lower surface portion 35 made of a conductor via a through hole 23. The lower surface portion 35 corresponds to the lower surface portion 4 of FIG. The lower surface portion 35 is connected to the bottom surface portion 33 made of a conductor via the through hole 36. The bottom surface portion 33 is connected to the top surface portion 31 made of a conductor via a slope portion 32 made of a conductor. In this case, the radiating element 30 including the upper surface portion 31, the inclined surface portion 32, the bottom surface portion 33, the upper conductor 34, the through hole 36, and the lower surface portion 35 corresponds to the radiating element 1 in FIG. In the above, as shown in FIG. 6, it is preferable to provide a plurality of through holes 36 as much as possible, and to reduce the high-frequency resistance and reactance component so that the bottom surface portion 33 and the bottom surface portion 35 are short-circuited in terms of high frequency.

Embodiment 4

図７は、Ｚ型広帯域アンテナの第４の実施形態の構成を示す。図４〜６の構造との違いは、放射素子４０の形状の違いによる。すなわち、放射素子４０は、導体よりなる上面部４１と、導体よりなる斜面部４２と、導体よりなる底面部４３と、導体よりなる上導体４４と、導体のスルーホール３５と、導体よりなる下面部３５より構成される。この構成において、斜面部４２と底面部４３の接続位置が、図４〜６の構成と反対側になっている。しかし、いずれの接続でも、電気的なモデルとして観ると、図１の構成と等価といえる。 FIG. 7 shows the configuration of the fourth embodiment of the Z-type broadband antenna. The difference from the structure of FIGS. 4 to 6 is due to the difference in the shape of the radiating element 40. That is, the radiating element 40 includes an upper surface portion 41 made of a conductor, a slope portion 42 made of a conductor, a bottom surface portion 43 made of a conductor, an upper conductor 44 made of a conductor, a through hole 35 of the conductor, and a lower surface made of a conductor. The unit 35 is configured. In this structure, the connection position of the slope part 42 and the bottom face part 43 is on the opposite side to the structure of FIGS. However, it can be said that any connection is equivalent to the configuration of FIG. 1 when viewed as an electrical model.

Embodiment 5

図８は、Ｚ型広帯域アンテナの第５の実施形態の構成を示す。また、図９に側面図を示す。図７との違いは、上導体４６の形状である。すなわち、図７における上導体４４と下面部３５の代わりに、上導体４４を延長した形として、上導体４６のように延ばし、マイクロストリップライン２２を直接接続することで給電を行っている。 FIG. 8 shows the configuration of the fifth embodiment of the Z-type broadband antenna. FIG. 9 shows a side view. The difference from FIG. 7 is the shape of the upper conductor 46. That is, instead of the upper conductor 44 and the lower surface portion 35 in FIG. 7, power is supplied by extending the upper conductor 44 like the upper conductor 46 and directly connecting the microstrip line 22.

Embodiment 6

図１０は、Ｚ型広帯域アンテナの第６の実施形態の構成を示す。図８との違いは、マイクロストリップライン２２と上導体４６の間に整合部２４が挿入されていることである。整合部２４を挿入することで、インピーダンス整合がとりやくなるという利点がある。 FIG. 10 shows a configuration of a sixth embodiment of the Z-type wideband antenna. The difference from FIG. 8 is that the matching portion 24 is inserted between the microstrip line 22 and the upper conductor 46. By inserting the matching unit 24, there is an advantage that impedance matching becomes easy.

図１１は、図１０の上面図を示す。（１）は、上から見て、グランド２１が、整合部２４の下側の段差と一致している場合である。同様に、（２）は、グランド２１が、整合部２４の中間の位置まで延びている場合である。（３）は、グランド２１が、整合部２４よりも上側で、上導体４６の下あるいは、上導体４６の下を通り過ぎて、上から見て重なる部分ができるぐらいまで、グランド２１を延ばした構成である。これらの形状は、アンテナのインピーダンス整合を良好に保つために、適宜、適当な構造が選択される。 FIG. 11 shows a top view of FIG. (1) is a case where the ground 21 coincides with the lower step of the matching portion 24 as viewed from above. Similarly, (2) is a case where the ground 21 extends to an intermediate position of the matching portion 24. (3) is a configuration in which the ground 21 is extended to the extent that the ground 21 is above the matching portion 24 and passes under the upper conductor 46 or under the upper conductor 46 so as to be overlapped when viewed from above. It is. For these shapes, an appropriate structure is appropriately selected in order to keep the impedance matching of the antenna good.

Embodiment 7

図１２は、Ｚ型広帯域アンテナの第７の実施形態の構成を示す。図８との違いは、上導体５０の形状の違いである。すなわち、図１２では、上導体５０のマイクロストリップライン２２に接続される側がテーパ状に、ななめに形成されている。 FIG. 12 shows the configuration of the seventh embodiment of the Z-type broadband antenna. The difference from FIG. 8 is the difference in the shape of the upper conductor 50. That is, in FIG. 12, the side of the upper conductor 50 connected to the microstrip line 22 is formed in a tapered shape.

この場合の上面図を図１３に示す。（１）は、上から見て、グランド２１が、マイクロストリップライン２２と上導体５０との接合部より下まで延びている構成である。（２）は、グランド２１が、接合部と一致した場合である。（３）は、グランド２１が、接合部よりも上まで延びている場合である。これらの形状も、図１１同様、アンテナのインピーダンス整合を良好に保つために、適宜、適当な構造が選択される。 A top view in this case is shown in FIG. (1) is a configuration in which the ground 21 extends below the joint between the microstrip line 22 and the upper conductor 50 as viewed from above. (2) is a case where the ground 21 coincides with the joint. (3) is a case where the ground 21 extends above the joint. In these shapes, as in FIG. 11, an appropriate structure is selected as appropriate in order to maintain good impedance matching of the antenna.

Embodiment 8

図１４は、Ｚ型広帯域アンテナの第８の実施形態の構成を示す。図１２との違いは、上導体６０の形状の違いである。すなわち、図１４では、上導体６０のマイクロストリップライン２２に接続される側が曲線の円弧状に形成されている。 FIG. 14 shows the configuration of the eighth embodiment of the Z-type broadband antenna. The difference from FIG. 12 is the difference in the shape of the upper conductor 60. That is, in FIG. 14, the side of the upper conductor 60 connected to the microstrip line 22 is formed in a curved arc shape.

この場合の上面図を図１５に示す。（１）は、上から見て、グランド２１が、マイクロストリップライン２２と上導体６０との接合部より下まで延びている構成である。（２）は、グランド２１が、接合部と一致した場合である。（３）は、グランド２１が、接合部よりも上まで延びている場合である。これらの形状も、図１１同様、アンテナのインピーダンス整合を良好に保つために、適宜、適当な構造が選択される。 A top view in this case is shown in FIG. (1) is a configuration in which the ground 21 extends below the joint between the microstrip line 22 and the upper conductor 60 when viewed from above. (2) is a case where the ground 21 coincides with the joint. (3) is a case where the ground 21 extends above the joint. In these shapes, as in FIG. 11, an appropriate structure is selected as appropriate in order to maintain good impedance matching of the antenna.

Embodiment 9

図１６は、Ｚ型広帯域アンテナの第９の実施形態の構成を示す。図８との違いは、グランド６１の形状の違いである。すなわち、図１６では、グランド６１の上導体４６側の形状がテーパ状になっている。 FIG. 16 shows the configuration of the ninth embodiment of the Z-type wideband antenna. The difference from FIG. 8 is the difference in the shape of the ground 61. That is, in FIG. 16, the shape on the upper conductor 46 side of the ground 61 is tapered.

この場合の上面図を図１７に示す。（１）は、上から見て、グランド６１が、マイクロストリップライン２２と上導体４６との接合部より下まで延びている構成である。（２）は、グランド６１が、接合部と一致した場合である。（３）は、グランド６１が、接合部よりも上まで延びている場合である。これらの形状も、図１１同様、アンテナのインピーダンス整合を良好に保つために、適宜、適当な構造が選択される。 A top view in this case is shown in FIG. (1) is a configuration in which the ground 61 extends below the joint between the microstrip line 22 and the upper conductor 46 when viewed from above. (2) is a case where the ground 61 coincides with the joint. (3) is a case where the ground 61 extends above the joint. In these shapes, as in FIG. 11, an appropriate structure is selected as appropriate in order to maintain good impedance matching of the antenna.

図１８は、本発明によるＺ型広帯域アンテナの良好なインピーダンス整合を得るための、整合の種類の上面図を示す。（１）は、図８において、グランド２１がやや下側にずれた場合である。（２）のマイクロストリップライン７２は、図８におけるマイクロストリップライン２２が、下側が広がるテーパ状になったものである。（３）のマイクロストリップライン７３は、図８におけるマイクロストリップライン２２が、上側が広がるテーパ状になったものである。 FIG. 18 shows a top view of the types of matching to obtain a good impedance matching of the Z-shaped broadband antenna according to the present invention. (1) is a case where the ground 21 is slightly shifted downward in FIG. The microstrip line 72 in (2) is a taper shape in which the microstrip line 22 in FIG. The microstrip line 73 in (3) is the one in which the microstrip line 22 in FIG.

（４）は、図１０の構成で、マイクロストリップライン２２の途中にスタブ７６が付加された場合である。（５）は、図１０の構成で、整合部２４の途中にスタブ７７が付加された場合である。これらの形状も、アンテナのインピーダンス整合や帯域特性を良好に保つために、適宜、適当な構造が選択される。 (4) is a case where a stub 76 is added in the middle of the microstrip line 22 in the configuration of FIG. (5) is a case where a stub 77 is added in the middle of the matching unit 24 in the configuration of FIG. For these shapes, an appropriate structure is appropriately selected in order to maintain good impedance matching and band characteristics of the antenna.

図１９は、本発明によるＺ型広帯域アンテナに用いられる様々な放射素子の斜視図を示す。（１）の放射素子８１は、図７の放射素子４０と同じ形状である。（２）の放射素子８２は、（１）の放射素子８１の上面部を水平にしたものである。（３）の放射素子８３は、（１）の放射素子８１の上面部を上向きにしたものである。 FIG. 19 shows perspective views of various radiating elements used in a Z-shaped broadband antenna according to the present invention. The radiating element 81 of (1) has the same shape as the radiating element 40 of FIG. The radiating element 82 of (2) is obtained by leveling the upper surface of the radiating element 81 of (1). The radiating element 83 of (3) has the upper surface portion of the radiating element 81 of (1) facing upward.

（４）の放射素子８４は、（２）のＳ字形状の屈曲部を９０度の角度に限定して擬似形成した形状である。図２０は、放射素子８４を用いた場合の第１０の実施形態の側面図を示す。（５）の放射素子８５は、（４）の上面部先端を凸形の円弧状に変形したものである。（６）の放射素子８６は、（４）の上面部先端を凹形の円弧状に変形したものである。これらの形状も、アンテナのインピーダンス整合や帯域特性を良好に保つために、適宜、適当な構造が選択される。 The radiating element 84 in (4) has a shape formed by pseudo-forming the S-shaped bent portion in (2) to an angle of 90 degrees. FIG. 20 shows a side view of the tenth embodiment when the radiating element 84 is used. The radiating element 85 of (5) is obtained by deforming the top end of the upper surface of (4) into a convex arc shape. The radiating element 86 of (6) is obtained by deforming the tip of the upper surface portion of (4) into a concave arc shape. For these shapes, an appropriate structure is appropriately selected in order to maintain good impedance matching and band characteristics of the antenna.

図２１は、図１の構成で試作した場合のＺ型広帯域アンテナの寸法を示す。上面図を参照すると、放射素子の幅は約０．１波長、放射素子とグランド板とを合わせた長さは、約０．４５波長である。側面図を参照すると、放射素子の上面部の長さは約０．１２波長、斜面部の長さは約０．０７波長、下面部の長さは約０．０６波長である。上面部と斜面部のなす角度は３０°、斜面部と下面部のなす角度は４５°である。また、放射素子とグランド板との間のギャップは１ｍｍである。 FIG. 21 shows the dimensions of a Z-type wideband antenna when prototyped with the configuration of FIG. Referring to the top view, the width of the radiating element is about 0.1 wavelength, and the combined length of the radiating element and the ground plate is about 0.45 wavelength. Referring to the side view, the length of the upper surface portion of the radiating element is about 0.12 wavelength, the length of the slope portion is about 0.07 wavelength, and the length of the lower surface portion is about 0.06 wavelength. The angle between the upper surface portion and the slope portion is 30 °, and the angle between the slope portion and the lower surface portion is 45 °. The gap between the radiating element and the ground plate is 1 mm.

図２２は、図２１の寸法におけるＺ型広帯域アンテナのリターンロス特性を示す。本試作例では、２．８ＧＨｚ〜１１ＧＨｚ以上まで、ＶＳＷＲ２．５以下が得られている。 FIG. 22 shows the return loss characteristic of the Z-type broadband antenna in the dimensions of FIG. In this prototype, VSWR of 2.5 or less is obtained from 2.8 GHz to 11 GHz or more.

比帯域＝帯域／中心周波数なので、ＶＳＷＲ２．５以下が得られる帯域の場合、
（１１−２．８）／（（１１＋２．８）／２）×１００％＝１１８％
となる。 Since the ratio band = band / center frequency, in the band where VSWR 2.5 or less is obtained,
(11-2.8) / ((11 + 2.8) / 2) × 100% = 118%
It becomes.

以上、本発明によるＺ型広帯域アンテナは、前述の３．１ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚをカバーするために、概ね、幅１０ｍｍ×長さ４５ｍｍ×高さ７ｍｍで実現可能である。すなわち、ＵＳＢスティックサイズで、広帯域アンテナを実現できる。この寸法は、最低使用周波数の３．１ＧＨｚの波長で換算すると、０．１波長×０．４５波長×０．０７波長のサイズである。この場合、放射素子部分の大きさは、概ね、幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍ、高さ７ｍｍとなり、アンテナのグランドとしてのエリアは、ＵＷＢのトランシーバ用ＬＳＩが搭載されるエリアと兼用できる。 As described above, in order to cover the above-mentioned 3.1 GHz to 10.6 GHz, the Z-type wideband antenna according to the present invention can be realized generally with a width of 10 mm × a length of 45 mm × a height of 7 mm. That is, a broadband antenna can be realized with a USB stick size. This dimension is a size of 0.1 wavelength × 0.45 wavelength × 0.07 wavelength when converted to a wavelength of 3.1 GHz which is the lowest use frequency. In this case, the size of the radiating element portion is approximately 10 mm in width, 20 mm in length, and 7 mm in height, and the area as the ground of the antenna can also be used as the area where the UWB transceiver LSI is mounted.

本発明によるＺ型広帯域アンテナは、グランド板を含めて０．１波長×０．４５波長の大きさで、比帯域１１８％以上（ＶＳＷＲ２．５以下とした場合）の広帯域で小型のアンテナを構成でき、小型の機器が実現可能となる。これによって、ＵＳＢスティックタイプのＵＷＢ通信機器の実現が可能となる。 The Z-type wideband antenna according to the present invention has a size of 0.1 wavelength × 0.45 wavelength including a ground plate, and constitutes a wideband and small antenna with a specific bandwidth of 118% or more (when VSWR is 2.5 or less). And a small device can be realized. This makes it possible to realize a USB stick type UWB communication device.

本発明によるＺ型広帯域アンテナは、ＵＷＢ無線技術を用いたアンテナ、無線ＬＡＮ用アンテナ、携帯電話用アンテナ、地上波デジタル放送のテレビ受信用アンテナ、その他、小型で広い帯域を必要とする用途のアンテナに利用することができる。 The Z-type wideband antenna according to the present invention is an antenna using UWB wireless technology, an antenna for wireless LAN, an antenna for mobile phone, an antenna for receiving a terrestrial digital broadcast television, and other antennas that are small and require a wide band. Can be used.

本発明によるＺ型広帯域アンテナの第１の実施形態の構成図である。It is a block diagram of 1st Embodiment of the Z-type wideband antenna by this invention. 第１の実施形態の詳細図である。It is detail drawing of 1st Embodiment. 第２の実施形態の構成図である。It is a block diagram of 2nd Embodiment. 第３の実施形態の構成図である。It is a block diagram of 3rd Embodiment. 第３の実施形態の側面図である。It is a side view of 3rd Embodiment. 第３の実施形態の組立図である。It is an assembly drawing of 3rd Embodiment. 第４の実施形態の構成図である。It is a block diagram of 4th Embodiment. 第５の実施形態の構成図である。It is a block diagram of 5th Embodiment. 第５の実施形態の側面図である。It is a side view of 5th Embodiment. 第６の実施形態の構成図である。It is a block diagram of 6th Embodiment. 第６の実施形態の上面図である。It is a top view of 6th Embodiment. 第７の実施形態の構成図である。It is a block diagram of 7th Embodiment. 第７の実施形態の上面図である。It is a top view of a 7th embodiment. 第８の実施形態の構成図である。It is a block diagram of 8th Embodiment. 第８の実施形態の上面図である。It is a top view of an 8th embodiment. 第９の実施形態の構成図である。It is a block diagram of 9th Embodiment. 第９の実施形態の上面図である。It is a top view of 9th Embodiment. 整合の種類の上面図である。It is a top view of the kind of alignment. 放射素子の斜視図である。It is a perspective view of a radiation element. 第１０の実施形態の側面図である。It is a side view of 10th Embodiment. Ｚ型広帯域アンテナの実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example of a Z-type wideband antenna. Ｚ型広帯域アンテナのリターンロス特性を示す図である。It is a figure which shows the return loss characteristic of a Z-type wideband antenna. 従来の広帯域アンテナの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the conventional wideband antenna.

Explanation of symbols

１放射素子
２上面部
３斜面部
４下面部
５グランド板
１０同軸ケーブル
１１コネクタ
１２同軸中心導体
１３同軸外部導体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radiation element 2 Upper surface part 3 Slope part 4 Lower surface part 5 Ground plate 10 Coaxial cable 11 Connector 12 Coaxial center conductor 13 Coaxial outer conductor

Claims

A radiating element constituted by a conductor plate having a Z-shaped or S-shaped cross section;
It is arranged via a gap for forming a capacitance from the lower end of this radiating element, and is constituted by a ground constituted by a conductor plate,
A power supply conductor is disposed along the ground, and connected to the radiation element to supply power.
The gap is provided by arranging the lower surface portion of the radiating element and the ground in parallel to the same surface of the printed circuit board ,
The length of the Z-shaped or S-shaped upper surface portion of the radiating element is about 0.12 wavelength of the minimum usable frequency, and the length of the Z-shaped or S-shaped slope portion of the radiating element is the minimum usable frequency. about 0.07 wavelength, Z-shaped or S-shaped about 0.06 wavelength length of the lower surface portion of the lowest use frequency shape, Z-type wideband antenna according to claim der Rukoto of the radiating element.

A radiating element constituted by a conductor plate having a Z-shaped or S-shaped cross section;
It is arranged via a gap for forming a capacitance from the lower end of this radiating element, and is constituted by a ground constituted by a conductor plate,
A power supply conductor is disposed along the ground, and connected to the radiation element to supply power.
The gap is provided by arranging the lower surface portion of the radiating element and the ground so as not to three-dimensionally overlap with different surfaces of the printed circuit board ,
The length of the Z-shaped or S-shaped upper surface portion of the radiating element is about 0.12 wavelength of the minimum usable frequency, and the length of the Z-shaped or S-shaped slope portion of the radiating element is the minimum usable frequency. about 0.07 wavelength, Z-shaped or S-shaped about 0.06 wavelength length of the lower surface portion of the lowest use frequency shape, Z-type wideband antenna according to claim der Rukoto of the radiating element.

2. The structure according to claim 1, wherein the power supply conductor is connected to a lower surface portion of the radiating element as a microstrip line disposed on the surface of the printed circuit board, and the ground is disposed on the back surface of the printed circuit board. The Z-shaped broadband antenna described.

4. The Z-type broadband antenna according to claim 3, wherein a matching part for impedance matching is provided at a connection part between the microstrip line and the lower surface part of the radiating element.

4. The Z-type broadband according to claim 3, wherein a side connected to the microstrip line of the lower surface when facing the surface of the printed circuit board is formed in a tapered shape and a slant. 5. antenna.

4. The Z-type wideband antenna according to claim 3, wherein a side of the lower surface portion connected to the microstrip line when facing the surface of the printed circuit board is formed in a curved arc shape. 5. .

The power supply conductor is connected as a microstrip line arranged on the surface of the printed circuit board through a through hole to the lower surface part disposed on the back surface of the printed circuit board, and is disposed on the lower surface part and the surface of the printed circuit board. Z according to claim 1, characterized in that said conductor plate having a cross-section of the Z-shaped or S-shaped and connected via a through hole, a structure in which the ground on the back surface of the printed circuit board Type broadband antenna.

The radiating element has a width of about 0.1 wavelength of the lowest usable frequency, and a total length of a Z-shaped or S-shaped upper surface portion, slope portion, and lower surface portion is about 0.25 wavelength. The Z-type wideband antenna according to any one of claims 1 to 7 .

Z-type wideband antenna according to any one of claims 1 to 8 the magnitude of the ground, characterized in that the minimum use of about 0.1 wavelength × about 0.25 wavelengths of the frequency, or is less .

The Z-type wideband antenna according to any one of claims 1 to 9, wherein a width of the gap is 1/200 to 1/50 wavelength of a minimum use frequency.