JP5463335B2 - 平面アンテナ - Google Patents
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Description
まず、実施形態に係る平面アンテナ100の概要について説明する。図1は、実施形態に係る平面アンテナ100の構成を示す正面図である。
以下、図1を参照して、実施形態に係る平面アンテナ100の構成について具体的に説明する。なお、本明細書の説明における「横」、「右」、「左」、「上」、および「下」等の方向を示す各表現は、図1に示したとおりに、平面アンテナ100のx−y平面を正面視したときの方向を示すものである。例えば、左右方向(横方向)は、図1に示すx方向に対応し、上下方向(縦方向)は、図1に示すy方向に対応する。
グラウンド板102は、概ね横長の長方形状を有している。特に、本実施形態の平面アンテナ100は、グラウンド板102の右上角部に切り欠き部102Aを有している。そして、この切り欠き部102Aは、円弧状の外縁を有する。切り欠き部とは、“矩形状のグラウンド板の角が切り欠かれたような形状をなしている”という意味であり、その形成方法を切り欠く方法に限定するものではない。
給電部106は、低周波帯放射素子110および高周波帯放射素子120に対して給電線からの給電をおこなうために設けられている。具体的には、給電部106は、給電点106Aおよび給電点106Bを有しており、これらを含む近傍の領域一帯を、給電部106と呼ぶ。
短絡部104は、グラウンド板102と給電部106とを短絡し、平面アンテナ100の入力インピーダンスを変更(すなわち、リアクタンス成分をキャンセル)することにより、インピーダンス整合を容易に取ることを可能とするためのものである。具体的には、短絡部104は、グラウンド板102の左上角部から、上方向に略直線状に延伸した後に右方向に折れ曲がり、さらに、グラウンド板102の上辺と沿って、給電部106まで略直線状に延伸している。
低周波帯放射素子110は、主に低周波数帯で動作することを目的とした放射素子である。特に、本実施形態の低周波帯放射素子110は、700MHz〜970MHz帯での動作をカバーしており、この周波数帯に含まれる、例えば、第3世代の携帯電話向けの無線通信規格の各周波数帯、第3.9世代の携帯電話向けの無線通信規格の周波数帯(704〜777MHz帯)等の、各々の無線通信規格の周波数帯での動作が可能となっている。
高周波帯放射素子120は、主に高周波数帯で動作することを目的とした放射素子である。特に、本実施形態の高周波帯放射素子120は、1500MHz〜2200MHz帯での動作をカバーしており、この周波数帯に含まれる、例えば、第3世代の携帯電話向けの無線通信規格の各周波数帯、GPSの周波数帯(1550MHz)等の、各々の無線通信規格の周波数帯での動作が可能となっている。
本実施形態の平面アンテナ100が備える上記各構成要素の寸法は以下のとおりである。
ここで、本実施形態の平面アンテナ100は、複数かつ広帯域の周波数帯での動作を実現することを主目的として、その形状および寸法について、以下のような工夫をさらに施している。
ここで、図2〜5を参照して、本実施形態に係る平面アンテナ100の特性について説明する。ここでは、試験的に、図1に示した平面アンテナ100に加え、この平面アンテナ100とは一部の形状が異なる比較用の平面アンテナ302,304をそれぞれ用意した。そして、これらの平面アンテナを用いて、形状や寸法の違いにより、特性がどのように変化するかを観察した。
以上説明したように、本実施形態の平面アンテナ100は、低周波帯放射素子110が有する第2の延伸部114の幅Wを、低周波帯放射素子110が有する他の延伸部の幅よりも広くし、特に、この幅Wを15mmとした。これにより、その帯域幅が比較的広い700MHz〜970MHz帯を、動作帯域とすることが可能となっている。
上記のとおり、本実施形態の平面アンテナ100は、第2の延伸部114の幅Wと、グラウンド板102の右上角部に切り欠き部102Aを設けることとが、それぞれ規定されている。本実施形態の平面アンテナ100は、さらに、動作帯域の帯域幅の拡大と、その中心周波数のシフトの抑制を目的として、低周波帯放射素子110の第3の延伸部116の長さLと、第2の延伸部114の幅Wとの比率(以下、「W/L比」と示す)が規定されている。
図7は、図1に示した平面アンテナ100におけるW/L比と比帯域幅との関係を示したグラフである。図7において、L、W、W/L、fbw、fc/fc0は、それぞれ、第3の延伸部116の長さ、第2の延伸部114の幅、W/L比、比帯域幅、中心周波数のシフトの割合を示す。
あるW/L比の中心周波数のシフトの割合=(あるW/L比の動作帯域の中心周波数)/(所望の動作帯域の中心周波数)・・・(2)
図7および図8によれば、W/L比が大きくなるほど、比帯域幅が広がることが分かる。すなわち、第3の延伸部116の長さLを変えずに、第2の延伸部114の幅Wを広くするほど、比帯域幅が広がるということになる。
実施形態の平面アンテナ100においては、グラウンド板102の右上角部を円弧状に切り欠くこととしたが、他の形状に切り欠くようにしてもよい。以下、切り欠き部の形状および寸法を異ならせる変形例について説明する。
実施形態では、本発明を適用する平面アンテナ100として逆F型アンテナを用いたが、本発明は、逆F型アンテナへの適用に限らない。以下、本発明を逆F型アンテナ以外のアンテナに適用した場合の適用例について説明する。
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
102 グラウンド板(地板)
102A 切り欠き部
104 短絡部
106 給電部
106A 給電点
106B 給電点
110 低周波帯放射素子
112 第1の延伸部
114 第2の延伸部
116 第3の延伸部
120 高周波帯放射素子
Claims (6)
- 地板と、放射素子と、短絡部とを備えた平面アンテナであって、
前記放射素子は、
給電点から前記地板の外縁に沿って第1の方向に延伸する第1の延伸部と、
前記第1の延伸部の終端部から、前記第1の方向に略直交する第2の方向に延伸する第2の延伸部と、
前記第2の延伸部の終端部から、前記第1の方向とは反対の第3の方向に延伸する第3の延伸部と、
を有し、
前記短絡部は、
前記給電点から前記第3の方向へ前記地板の外縁に沿って延伸するとともに、前記給電点と前記地板とを短絡し、
前記放射素子は、
前記短絡部と前記第3の延伸部との間において、前記給電点から、前記短絡部および前記第3の延伸部に沿って前記第3の方向に延伸する高周波帯放射素子をさらに有し、
前記第2の延伸部の幅は、
前記第1の延伸部の幅および前記第3の延伸部の幅よりも広い
ことを特徴とする平面アンテナ。 - 前記第3の延伸部の長さをLとし、前記第2の延伸部の幅をWとする場合、W/Lが、0.18以上0.24以下に設定されている
ことを特徴とする請求項1に記載の平面アンテナ。 - 前記地板は、前記放射素子と対向する部分に切り欠き部を有し、
前記切り欠き部は、前記第1の方向において、前記第1の延伸部の終端部と、前記給電点の間に形成されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の平面アンテナ。 - 前記地板は、前記放射素子と対向する部分に切り欠き部を有し、
前記切り欠き部は、
前記地板と前記第1の延伸部との距離が前記給電点から離間するにつれて徐々に大きくなるように、前記給電点よりも前記第1の延伸部側に形成されている
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の平面アンテナ。 - 前記切り欠き部は、前記地板の前記切り欠き部における外縁が円弧状をなしている
ことを特徴とする請求項3または4に記載の平面アンテナ。 - 前記地板の前記切り欠き部における外縁と前記放射素子の対向する外縁との最大間隔をdとし、動作帯域の中心波長をλcとする場合、d/λcが、0.05以上0.4以下に設定されている
ことを特徴とする請求項3から5のいずれか一項に記載の平面アンテナ。
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