JP5133186B2 - antenna - Google Patents
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Description
本発明は、携帯電話や無線LANなどに用いられるマルチバンド対応のアンテナに関し、特にデジタル家電に搭載される小型化可能な平面アンテナに関する。 The present invention relates to a multiband antenna used for a mobile phone, a wireless LAN, and the like, and more particularly to a miniaturized planar antenna mounted on a digital home appliance.
マルチバンド対応のアンテナとして、従来より、グランド板上に平行にワイヤを配置したアンテナや、実装基板上に放射素子を実装するアンテナが提案されている(例えば、特許文献1及び2参照。)。
しかし、グランド板上にワイヤを平行に設置した場合、3次元構造となるので、体積を生じてしまう。また、実装基板に放射素子を実装する場合、大きなグランド板を必要とすることが多い。そのため、従来のマルチバンド対応のアンテナでは、デジタル家電への搭載が困難だった。 However, when the wires are installed in parallel on the ground plate, a three-dimensional structure is formed, resulting in a volume. In addition, when a radiating element is mounted on a mounting board, a large ground plate is often required. For this reason, it has been difficult to mount conventional multiband antennas on digital home appliances.
そこで、本発明は、デジタル家電への搭載が容易な平面アンテナにおいて、低VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)で広帯域幅とすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to achieve a wide bandwidth with a low VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) in a planar antenna that can be easily mounted on a digital home appliance.
コの字型に折り返された放射素子を備え、当該放射素子の開放された端部と給電位置をアンテナの中心付近に配置したときに、小型の平面アンテナであっても低VSWRかつ広帯域幅となることを、発明者らは実験により発見した。 A radiating element folded back in a U-shape, and when the open end of the radiating element and the feeding position are arranged near the center of the antenna, even a small planar antenna has a low VSWR and a wide bandwidth. The inventors have discovered through experiments.
具体的には、本発明に係るアンテナは、外縁の少なくとも一部に略直線状の平坦部を有するグランド板と、前記平坦部に接続され、高周波電力が給電される給電点と、コの字型に1回折り返され、前記給電点からの給電を前記コの字型の下底部から受ける放射素子と、を備え、前記コの字型の下底部は、前記平坦部と略平行に配置され、前記給電点は、前記平坦部に平行な特定方向における前記グランド板の中心から当該特定方向における前記グランド板の幅の10%未満の位置に配置され、前記コの字型の上底部における開放された端部から前記給電点までの前記特定方向における距離が前記グランド板の幅の30%未満であり、前記グランド板は、前記平坦部を一辺とする方形であり、前記コの字型の下底部の前記特定方向における幅は、前記グランド板の前記特定方向における幅と等しく、前記コの字型の下底部における開放された端部は、前記平坦部の一端に接続され、前記コの字型の折り返し部は、前記平坦部の他端で折り返され、前記グランド板、前記給電点及び前記放射素子は、同一平面上に一体形成されていることを特徴とする。 Specifically, an antenna according to the present invention includes a ground plate having a substantially linear flat portion at least at a part of an outer edge, a feeding point connected to the flat portion and fed with high-frequency power, and a U-shape. A radiating element that is folded once into the mold and receives power from the feeding point from the lower bottom of the U-shape, and the lower bottom of the U-shape is disposed substantially parallel to the flat portion. The feeding point is arranged at a position less than 10% of the width of the ground plate in the specific direction from the center of the ground plate in a specific direction parallel to the flat portion, and is open at the upper bottom of the U-shaped. been the distance in a particular direction less than 30% der width of said ground plate from end to said feed point is, the ground plate is rectangular to one side of the flat portion, shaped the co The width of the bottom base in the specific direction is The width of the ground plate is equal to the width in the specific direction, and the open end of the U-shaped lower bottom portion is connected to one end of the flat portion, and the U-shaped folded portion is the flat portion. The ground plate, the feeding point, and the radiating element are integrally formed on the same plane .
本発明に係るアンテナでは、前記給電点は、前記グランド板の前記特定方向における中心に配置されていることが好ましい。
給電位置が中心のときにアンテナの入力特性が最良となる。したがって、本発明により、アンテナの入力特性を最良にすることができる。
In the antenna according to the present invention, it is preferable that the feeding point is disposed at a center of the ground plate in the specific direction.
The antenna input characteristics are best when the feeding position is at the center. Therefore, according to the present invention, the input characteristics of the antenna can be optimized.
本発明に係るアンテナでは、前記特定方向における前記グランド板の幅は、13mmであり、前記コの字型の上底部の開放された端部から前記給電点までの前記特定方向における距離は3.5mmであり、前記コの字型の上底部の開放された端部から前記折り返し部までの距離は、10mmであることが好ましい。
実験において、コの字型の上底部の開放された端部から折り返し部までの距離が10mmのときに、アンテナの入力特性が最良となった。したがって、本発明により、アンテナの入力特性を最良にすることができる。
In the antenna according to the present invention, the width of the ground plate in the specific direction is 13 mm, and the distance in the specific direction from the open end of the U-shaped upper bottom to the feeding point is 3. It is preferable that the distance from the open end of the U-shaped upper base portion to the folded portion is 10 mm.
In the experiment, the input characteristics of the antenna were the best when the distance from the open end of the U-shaped upper base to the folded portion was 10 mm. Therefore, according to the present invention, the input characteristics of the antenna can be optimized.
本発明によれば、デジタル家電への搭載が容易な平面アンテナにおいて、低VSWRで広帯域幅とすることができる。 According to the present invention, it is possible to achieve a wide bandwidth with a low VSWR in a planar antenna that can be easily mounted on a digital home appliance.
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
図1は、本実施形態に係るアンテナの構成概略図である。本実施形態に係るアンテナは、グランド板11と、放射素子12と、給電点13と、を備える。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is an example of the configuration of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an antenna according to this embodiment. The antenna according to this embodiment includes a
グランド板11、給電点13及び放射素子12は、同一平面上に一体形成されていることが好ましい。例えば、ベース基材にはポリイミド基材を用い、その上に銅箔にてグランド板11及び放射素子12を形成する。
It is preferable that the
放射素子12は、コの字型に1回折り返され、グランド板11から近い方から順に下底部12a、折り返し部12b、上底部12cを備える。グランド板11は、外縁の少なくとも一部に略直線状の平坦部11aを有する。コの字型の下底部12aは、平坦部11aと略平行に配置される。放射素子12は、給電点13からの給電をコの字型の下底部12aから受ける。平坦部11aに平行な方向が特定方向であり、図1ではy軸方向が特定方向となっている。
The
給電点13は、平坦部11aに接続され、高周波電力が給電される。給電は、直接給電若しくは同軸ケーブルを介して行う。給電点13は、中心51からグランド板11の幅Wの10%未満の位置に配置される。中心51は、グランド板11の特定方向における中心である。グランド板11の幅Wは、グランド板11の特定方向における幅である。特に、給電点13は、グランド板11の特定方向における中心51に配置されていることが好ましい。給電位置をグランド板11の中心51にすることで、高い共振周波数において帯域幅を広げることができる。
The
距離d1は、幅Wの30%未満である。距離d1の値を変えると、アンテナの共振周波数が変化する。ここで、距離d1は、コの字型の上底部12cにおける開放された端部12dから給電点13までの特定方向における距離である。幅Wは、グランド板11の特定方向における幅である。例えば、幅Wが13mmであれば、距離d1は3.9mmとなる。このときの上底部12cの開放された端部12dから折り返し部12bまでの距離d2は、2.6mm超10.4mm未満である。特に、距離d1を3.5mmとし、距離d2を10mmとすることが好ましい。
The distance d1 is less than 30% of the width W. Changing the value of the distance d1 changes the resonance frequency of the antenna. Here, the distance d1 is a distance in a specific direction from the
本実施形態に係るアンテナは、デジタル家電への実装を容易にするため、y軸方向の幅W、z軸方向の幅Hの方形であることが好ましい。この場合、グランド板11は、平坦部11aを一辺とする方形である。下底部12aの特定方向における幅はグランド板11の幅Wと等しく、下底部12aにおける開放された端部は、平坦部11aの一端に接続されている。折り返し部12bは、平坦部11aの他端で折り返されている。
The antenna according to the present embodiment is preferably a square having a width W in the y-axis direction and a width H in the z-axis direction in order to facilitate mounting on a digital home appliance. In this case, the
距離d1とアンテナの特性の関係を評価した。図2は、本実施例に係るアンテナの構成概略図である。y軸方向が特定方向となっている。給電点13をグランド板11の中心51に配置し、幅Wを13mm、z軸方向の幅Hを19mmとした。この条件下で、距離d2を変化させ、そのときのアンテナの入力特性を測定した。
The relationship between the distance d1 and the antenna characteristics was evaluated. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an antenna according to the present embodiment. The y-axis direction is a specific direction. The
図3に、本実施例におけるアンテナの入力特性を示す。左から順に、距離d2が、13mm、10mm、6.5mm、4mm、0mmのときを示す。距離d2が4.5mm以上13mm以下のとき、4.3〜6GHzのいずれかの周波数でVSWR≦2となった。また、距離d2が0mmと4mmの間でアンテナの容量が急激に不足し、距離d2が10mmと13mmの間でアンテナの帯域幅が急激に狭くなっている。この結果より、距離d1が幅W=13mmの30%未満となるときに、アンテナの入力特性が好ましい範囲にあることが分かった。 FIG. 3 shows the input characteristics of the antenna in this embodiment. From the left, the distance d2 is 13 mm, 10 mm, 6.5 mm, 4 mm, and 0 mm. When the distance d2 was 4.5 mm or more and 13 mm or less, VSWR ≦ 2 was obtained at any frequency of 4.3 to 6 GHz. Further, the capacity of the antenna is suddenly insufficient when the distance d2 is between 0 mm and 4 mm, and the bandwidth of the antenna is rapidly narrowed when the distance d2 is between 10 mm and 13 mm. From this result, it was found that the input characteristics of the antenna are in a preferable range when the distance d1 is less than 30% of the width W = 13 mm.
給電点13の位置とアンテナの特性の関係を評価した。図4は、本実施例に係るアンテナの構成概略図である。y軸方向が特定方向となっている。幅Wを13mm、距離d2を6.5mm、z軸方向の幅Hを19mmとした。この条件下で、グランド板11の端からの距離fを変化させ、そのときのアンテナの入力特性を測定した。
The relationship between the position of the
図5に、本実施例におけるアンテナの入力特性を示す。左から順に、距離fが、8.5mm、7.5mm、6.5mm、5.5mm、4.5mmのときを示す。距離fが6.5mm以上7.5mm以下のとき、5GHzの周波数付近でVSWR≦2となった。また、距離fが5.5mmのときにアンテナの容量が不足し、距離fが8.5mmのときにアンテナの帯域幅が急激に狭くなっている。この結果より、給電点の位置が、グランド板11の中心51から特定方向におけるグランド板11の幅W=18mmの10%未満となるときに、アンテナの入力特性が好ましい範囲にあることが分かった。
FIG. 5 shows the input characteristics of the antenna in this embodiment. From the left, the distance f is 8.5 mm, 7.5 mm, 6.5 mm, 5.5 mm, and 4.5 mm. When the distance f was 6.5 mm or more and 7.5 mm or less, VSWR ≦ 2 was obtained in the vicinity of the frequency of 5 GHz. Further, when the distance f is 5.5 mm, the capacity of the antenna is insufficient, and when the distance f is 8.5 mm, the bandwidth of the antenna is rapidly narrowed. From this result, it was found that when the position of the feeding point is less than 10% of the width W = 18 mm of the
アンテナの指向性を検証した。図6は、本実施例に係るアンテナの構成概略図である。y軸方向が特定方向となっている。給電点13を特定方向におけるグランド板11の中心に配置し、幅Wを13mm、距離d2を8mm、z軸方向の幅Hを19mmとした。給電点13への給電には、100mmの同軸ケーブル(φ1.13mm)を用いた。
The antenna directivity was verified. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an antenna according to the present embodiment. The y-axis direction is a specific direction. The
図7は、本実施例に係るアンテナの特性であり、(a)は入力特性、(b)は5.2GHzにおける指向性を示す。図7(a)に示すように、無線LANの使用周波数帯である4.9GHz以上5.725GHz以下の帯域にてVSWR≦2となった。また、図7(b)に示すように、水平面内での放射指向性を示すE_θは無指向となっており、最大で1dBi程度の利得が出ている。 FIG. 7 shows the characteristics of the antenna according to the present embodiment, where (a) shows the input characteristics and (b) shows the directivity at 5.2 GHz. As shown in FIG. 7A, VSWR ≦ 2 was obtained in the band of 4.9 GHz to 5.725 GHz, which is the use frequency band of the wireless LAN. Further, as shown in FIG. 7B, E_θ indicating the radiation directivity in the horizontal plane is omnidirectional, and a gain of about 1 dBi is obtained at the maximum.
本発明は、無線LAN対応5GHz用アンテナに利用することができる。特に、テレビ、ノートパソコンなどのデジタル家電に搭載されるアンテナに利用することができる。 The present invention can be used for a wireless LAN compatible 5 GHz antenna. In particular, it can be used for antennas mounted on digital home appliances such as televisions and notebook computers.
11 グランド板
11a 平坦部
12 放射素子
12a コの字型の下底部
12b コの字型の折り返し部
12c コの字型の上底部
12d コの字型の上底部における開放された端部
13 給電点
51 グランド板の中心
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記平坦部に接続され、高周波電力が給電される給電点と、
コの字型に1回折り返され、前記給電点からの給電を前記コの字型の下底部から受ける放射素子と、を備え、
前記コの字型の下底部は、前記平坦部と略平行に配置され、
前記給電点は、前記平坦部に平行な特定方向における前記グランド板の中心から当該特定方向における前記グランド板の幅の10%未満の位置に配置され、
前記コの字型の上底部における開放された端部から前記給電点までの前記特定方向における距離が前記グランド板の幅の30%未満であり、
前記グランド板は、前記平坦部を一辺とする方形であり、
前記コの字型の下底部の前記特定方向における幅は、前記グランド板の前記特定方向における幅と等しく、
前記コの字型の下底部における開放された端部は、前記平坦部の一端に接続され、
前記コの字型の折り返し部は、前記平坦部の他端で折り返され、
前記グランド板、前記給電点及び前記放射素子は、同一平面上に一体形成されていることを特徴とするアンテナ。 A ground plate having a substantially linear flat portion at least at a part of the outer edge;
A feeding point connected to the flat part and fed with high-frequency power;
A radiating element that is folded back into a U-shape and receives power from the feeding point from the bottom of the U-shape,
The U-shaped lower bottom portion is disposed substantially parallel to the flat portion,
The feeding point is arranged at a position less than 10% of the width of the ground plate in the specific direction from the center of the ground plate in a specific direction parallel to the flat part.
Ri less than 30% der of the width of the distance in a particular direction the ground plate from the open end of the upper base portion of the shape of the U to said feed point,
The ground plate is a square having the flat portion as one side,
The width in the specific direction of the bottom of the U-shaped is equal to the width in the specific direction of the ground plate,
An open end portion of the U-shaped lower bottom portion is connected to one end of the flat portion,
The U-shaped folded portion is folded at the other end of the flat portion,
The antenna, wherein the ground plate, the feeding point, and the radiating element are integrally formed on the same plane .
前記コの字型の上底部の開放された端部から前記給電点までの前記特定方向における距離は3.5mmであり、
前記コの字型の上底部の開放された端部から前記折り返し部までの距離は10mmであることを特徴とする請求項1又は2に記載のアンテナ。 The width of the ground plate in the specific direction is 13 mm,
The distance in the specific direction from the open end of the U-shaped upper base to the feeding point is 3.5 mm,
3. The antenna according to claim 1, wherein a distance from an open end of the U-shaped upper bottom portion to the folded portion is 10 mm.
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