JP5153738B2 - 複数周波アンテナ - Google Patents
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Description
しかし、無線通信システムによって使用する周波数帯域に違いがある。このため、複数の通信システムを利用するには、複数の周波数帯域の無線信号を送受信する必要がある。複数周波数の無線信号を送受信するためには、単周波用アンテナを複数個使用するか、複数の周波数に対応する複数周波アンテナを使用する必要がある。ただし、単周波用のアンテナを複数個用いるより複数周波アンテナを用いる方が、アンテナの小型化、簡易化、低コスト化という点において有利である。
また、この発明は、単一のアンテナ素子を用い、複数の周波数帯域で利用できる複数周波アンテナを提供することを他の目的とする。
アンテナ素子と、
前記アンテナ素子と接地部とを接続する第1のインダクタと、
給電点と、
前記給電点と前記アンテナ素子とを接続する、第2のインダクタとキャパシタとの直列回路と、
を備え、
前記第1のインダクタと接続される前記アンテナ素子の部位と、前記直列回路と接続される前記アンテナ素子の部位とは異なる、
ことを特徴とする。
誘電体板をさらに備え、
前記アンテナ素子は前記誘電体板の一面に形成され、
前記第1のインダクタは、誘電体板の他面に配置され、ビアを介して前記アンテナ素子に接続される、
ことを特徴とする。
例えば、前記第1のインダクタは、ビアを介して前記アンテナ素子のほぼ中央部に接続される。
例えば、前記キャパシタは、前記アンテナ素子の一部と、前記誘電体板の他面に配置され、前記アンテナ素子の一部に対向する導電体と、間の誘電体板とから構成され、
前記第2のインダクタは、前記誘電体板の一面に配置され、前記キャパシタと前記給電点との間に接続されている。
以下、本発明の実施形態1に係る複数周波アンテナ1を説明する。
図1は複数周波アンテナ1の斜視図、図2は複数周波アンテナ1の平面図、図3は複数周波アンテナ1の底面図、図4は、複数周波アンテナ1の図2及び図3のA−A’線での断面を示す断面図である。
図示するように、複数周波アンテナ1は、電気的には、シリーズインダクタL1と、シリーズキャパシタC1と、アンテナ素子の等価回路111と、シャントインダクタL2と、空間との結合の等価回路112と、給電点160と、接地部150と、から構成される。
なお、シリーズインダクタL1はシリーズインダクタ140から構成され、シャントインダクタL2はシャントインダクタ120から構成される。また、シリーズキャパシタC1は、アンテナ素子110とコンデンサ用導体130との対向部分と、その間の基板100とから形成されたシリーズキャパシタC1から構成される。
なお、本実施例で目的の周波数は、2.5GHzと5.5GHzとしている。
アンテナ素子110のサイズ(D1,W1)と基準インピーダンスR0の関係を図9に示す。
C0=a/(c×R0) ・・・(1)
L0=(a×R0)/c ・・・(2)
ここで、C0:キャパシタC0のキャパシタンス[F]
L0:インダクタL0のインダクタンス[H]
R0:基準インピーダンスR0の抵抗値[Ω]
a:アンテナ素子を内包する球の半径[m]
c:光速[m/s]
また、図10の横軸は周波数(GHz)、縦軸は反射損失S11(dB)を示す。
任意の2つの周波数帯の組み合わせに対応可能である。
上記実施形態1では、アンテナ素子110の形状は長方形であった。長方形のアンテナ素子110は、製造が容易である反面、アンテナ素子110のインピーダンス並びに空間との結合によるインピーダンスの値の調整が難しいという問題点がある。
実施形態2に係る複数周波アンテナ2は、図11に正面、図12に背面図を示すように、アンテナ素子210が、開放端側の幅が給電点側の幅より広い扇形に形成されている。その他の構成は、第1実施形態の複数周波アンテナ1と同一である。
複数周波アンテナ2の等価回路は、図5に示す等価回路と同一である。
ただし、シリーズインダクタL1(140)のインダクタンスは3.70nHで、シリーズキャパシタC1のキャパシタンスは0.169pF、シャントインダクタL2(120)のインダクタンスは4.78nHに設定されている。
この特性は、アンテナ素子210の給電点側の幅W2を2.0mm、奥行D2を8.0mm、中心角θを60°、シリーズインダクタL1(140)のインダクタンスを3.70nH、シリーズキャパシタC1のキャパシタンスを0.169pF、シャントインダクタL2(120)のインダクタンスを4.78nHに設定したときの反射損失の周波数特性である。
図14の横軸は周波数(GHz)で、縦軸は反射損失を示すS11(dB)である。
しかも、扇型の中心角θを調整することで、損失を調整することができる。
任意の2つの周波数帯の組み合わせに対応可能である。
例えば、本発明の複数周波アンテナの構成は、図1〜4、図11,12に示す構成に限定されない。
例えば、実施形態1と2では、コンデンサ用導体130とシリーズインダクタ140の一端とをビア135により接続したが、ビア135を取り除き、コンデンサ用導体130とシリーズインダクタ140とを、それらの間の容量で結合してもよい。
この構成によれば、自動的に所望の周波数に対して適切な利得を有することができるようにアンテナを調整できる。
Claims (10)
- アンテナ素子と、
前記アンテナ素子と接地部とを接続する第1のインダクタと、
給電点と、
前記給電点と前記アンテナ素子とを接続する、第2のインダクタとキャパシタとの直列回路と、
を備え、
前記第1のインダクタと接続される前記アンテナ素子の部位と、前記直列回路と接続される前記アンテナ素子の部位とは異なる、
ことを特徴とする複数周波アンテナ。 - 前記第1と第2のインダクタのインダクタンス及び前記キャパシタのキャパシタンスは、複数の共振周波数を生成する値を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の複数周波アンテナ。 - 前記アンテナ素子は、長方形又は開放端側の幅が給電点側の幅より広くなっている構成を有する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の複数周波アンテナ。 - 誘電体板をさらに備え、
前記アンテナ素子は、前記誘電体板の一面に形成され、
前記第1のインダクタは、誘電体板の他面に配置され、ビアを介して前記アンテナ素子に接続される、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の複数周波アンテナ。 - 前記第1のインダクタは、ビアを介して前記アンテナ素子のほぼ中央部に接続される、
ことを特徴とする請求項4に記載の複数周波アンテナ。 - 前記キャパシタは、前記アンテナ素子の一部と、前記誘電体板の他面に配置され、前記アンテナ素子の一部に対向する導電体と、間の誘電体板とから構成され、
前記第2のインダクタは、前記誘電体板の一面に配置され、前記キャパシタと前記給電点との間に接続されている、
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の複数周波アンテナ。 - 前記第2のインダクタは、ビア又は容量結合により前記導電体に接続されている、
ことを特徴とする請求項6に記載の複数周波アンテナ。 - 前記第1のインダクタと、前記第2のインダクタと、前記キャパシタとの少なくとも1つは、チップ部品から構成される、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の複数周波アンテナ。 - 前記第1のインダクタと前記第2のインダクタとの少なくとも1つは、線路から構成される、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の複数周波アンテナ。 - 前記第1のインダクタと前記第2のインダクタと前記キャパシタの少なくとも1つの素子定数を調整する調整手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の複数周波アンテナ。
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