JP5528686B2 - メアンダラインアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、メアンダラインアンテナに係り、特に、平面上にメアンダライン状に形成されたメアンダライン導体部が設けられたメアンダラインアンテナに関するものである。

平面上に形成した薄型のアンテナとしてメアンダラインアンテナが知られている。メアンダラインアンテナは、平面上にメアンダライン状（クランク状に蛇行させた形状）に形成されたメアンダライン導体部から構成されている。このように、メアンダラインアンテナは、導体をクランク状に蛇行させて線路長を長くすることにより、同じ高さのモノポールアンテナに比べて低い共振を得ることができる。

上述したメアンダラインアンテナは、メアンダライン導体部を蛇行して形成している分、上記モノポールアンテナに比べて幅方向が大きくなる。ところで、例えば、誘電体（＝構造物）上にメアンダラインアンテナを設けたい場合がある。この場合、誘電体の幅をメアンダラインアンテナの幅よりも大きくする必要があり、このため、従来のメアンダラインアンテナではその幅よりも狭いスペースには配置することができない。

また、上述した従来のメアンダラインアンテナとして、例えば図１１に示すような折り返しメアンダラインアンテナ１が知られている（例えば特許文献１）。同図に示すように、折り返しメアンダラインアンテナ１は、平面上に並べて設けられた一対のメアンダライン導体部２１及び２２と、一対のメアンダライン導体部２１及び２２の一端同士を接続する折返部３の位置で電気的に接続する導体（もしくは空隙）と、が設けられている。このように一対のメアンダライン導体部２１及び２２を電気的に結合させることにより、折り返しのないメアンダラインアンテナ（例えば特許文献２）に比べて放射抵抗を４倍に増大することができ、インピーダンスを整合させる整合回路が不要となる。

しかしながら、図１１に示す折り返しメアンダラインアンテナ１は、２つのメアンダライン導体部２１及び２２を備えているため、幅方向が大きくなる。このため、折り返しメアンダラインアンテナ１は、折り返しのないメアンダラインアンテナに比べてより一層、設置箇所が限定されてしまう。そこで、このような問題を解決するため、例えば図１２に示すように、上述した折り返しメアンダラインアンテナ１の折返部３を１８０度折り曲げて幅方向の小型化を図ったものが提案されている。しかしながら、図１２に示す折り返しメアンダラインアンテナ１は、幅方向の小型化は図れるものの厚さ方向が大きくなる。このため、図１１に示す折り返しメアンダラインアンテナ１と同様に、設置箇所が限定される、という問題は依然解決されていない。
特開２００６−２１７０００号公報 特開２００２−３１９８１３号公報

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、構造物の角部に設置可能にすることによって、設置箇所に自由度を持たせることができるメアンダラインアンテナを提供することを課題とする。

本発明者は、構造物の角部に配置可能なメアンダラインアンテナを得るべく検討を重ねた結果、一平面上に設けたメアンダラインアンテナを折り曲げたとき、その折曲部が高さ方向に沿っていればＶＳＷＲ特性、インピーダンス特性が変わらないことを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、請求項１記載の発明は、平面上にメアンダライン状に形成されたメアンダライン導体部が設けられたメアンダラインアンテナにおいて、折曲部が設けられ、前記メアンダラインアンテナの前記折曲部を境とした一方側が角柱状の構造物の角部を構成する互いに交わる一対の平面の一方上に配置され、かつ、前記メアンダラインアンテナの前記折曲部を境とした他方側が前記一対の平面の他方上に配置され、前記折曲部は、前記一対の平面により構成される前記角部に沿い、かつ、前記メアンダラインアンテナの長さ方向に沿って折り曲げられ、前記メアンダライン導体部が、前記長さ方向が互いに平行になるように一対並べて設けられ、そして、前記一対のメアンダライン導体部の一端同士を接続する折返部が設けられ、前記折曲部が、前記折返部に設けられていることを特徴とするメアンダラインアンテナに存する。

請求項２記載の発明は、平面上にメアンダライン状に形成されたメアンダライン導体部が長さ方向に互いに平行になるように一対並べて設けられると共に、前記一対のメアンダライン導体部の一端同士が電気的に接続される範囲で互いに離間して設けられたメアンダラインアンテナにおいて、前記一対のメアンダライン導体部の一方が角柱状の構造物の角部を構成する互いに交わる一対の平面の一方上に配置され、かつ、前記一対のメアンダライン導体部の他方が前記一対の平面の他方上に配置されるように設けられ、前記一対のメアンダライン導体部の一端同士を繋ぐと前記一対の平面により構成される前記角部を跨ぐことを特徴とするメアンダラインアンテナに存する。

以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、長さ方向に沿って設けた折曲部が構造物の角部に沿って配置される。そして、メアンダラインアンテナの折曲部を境とした一方側が構造物の角部を構成する互いに交わる一対の平面の一方上に配置され、かつ、メアンダラインアンテナの折曲部を境とした他方側が一対の平面の他方上に配置されるように、折曲部が設けられている。従って、折曲部を設けていない平面上のメアンダラインアンテナの特性を保ちつつ構造物の角部に配置することが可能となり、メアンダラインアンテナの幅よりも大きい空きスペースが無くても設置することができ、設置場所に自由度を持たせることができる。

また、請求項１記載の発明によれば、折曲部が、折返部に設けられているので、簡単に折曲部を設けることができ、コストダウンを図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、一端同士が互いに離間された一対のメアンダライン導体部の一方が構造物の角部を構成する互いに交わる一対の平面の一方上に配置され、かつ、一対のメアンダライン導体部の他方が一対の平面の他方上に配置されるように設けられている。従って、一平面上に一対のメアンダライン導体部を並べたメアンダラインアンテナの特性を保ちつつ構造物の角部に配置することが可能となり、メアンダラインアンテナの幅よりも大きい空きスペースが無くても設置することができ、設置場所に自由度を持たせることができる。しかも、折曲部を設ける必要がないので設置が簡単となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３に示すように、折り返しメアンダラインアンテナ１は、一対のメアンダライン導体部２１及び２２と、折返部３と、折曲部４と、が設けられている。一対のメアンダライン導体部２１及び２２は各々、平面上にメアンダライン状（クランク状の蛇行）に形成されている。一対のメアンダライン導体部２１及び２２は、高さ方向Ｙ１が平行になるように並べて設けられている。一対のメアンダライン導体部２１及び２２は、高さ方向Ｙ１と平行な回転軸Ｌに対して回転対称になるように設けられている。

上記折返部３は、図３に示すように、一対のメアンダライン導体部２１及び２２の一端同士を接続するように設けられている。なお、一対のメアンダライン導体部２１及び２２の他端は各々、図１に示すように、グランド板５に接続されている。上記メアンダラインアンテナ１は、一枚の導体板または導体で作られたワイヤを切断して設けられている。

上記折り返しメアンダラインアンテナ１は、角柱状の誘電体６（構造物）の角部Ｃに沿って配置される。誘電体６の角部Ｃは、互いに直交する一対の平面６１、６２によって構成されている。上記折曲部４は、図３に示すように、上記折返部３を高さ方向Ｙ１に沿って折り曲げて設けられている。折曲部４は、誘電体６の角部Ｃに沿って配置されている。そして、折曲部４を境とした一方側であるメアンダライン導体部２１が平面６１上に設けられ、かつ、折曲部４を境とした他方側であるメアンダライン導体部２２が平面６２上に設けられるように、折曲部４が設けられている。即ち、角部Ｃの角度θ１（図３）と、折曲部４の折り曲げ角度θ２（図２）と、が同じになるように、折曲部４が設けられている。

なお、図４に示すように、メアンダライン導体部２２（又は２１）に高さ方向Ｙ１に沿った折曲部４を設けたものを参考品とする。この場合も同様に、折曲部４を境とした一方側であるメアンダライン導体部２１、折返部３及びメアンダライン導体部２２の折曲部４よりも折返部３側が平面６１上に設けられ、折曲部４を境とした他方側であるメアンダライン導体部２２の折曲部４よりも折返部３から離れた側が平面６２上に設けられるように、折曲部４が設けられている。

次に、本発明者らは、図１１に示す従来品Ａと、図１２に示す従来品Ｂと、図１に示す本発明品Ａと、図４に示す参考品と、図５に示す比較品と、についてそれぞれ、ＶＳＷＲ特性及びインピーダンス特性をシミュレーションした。結果を図６及び図７に示す。なお、比較品は、図５に示すように、高さ方向Ｙ１と直交する幅方向Ｙ２に沿って折曲部４が形成されていいて、誘電体６の角部Ｃに沿って配置することはできる。しかしながら、図６及び図７に示すように、従来品Ａ及びＢに比べてＶＳＷＲ特性が劣化し、インピーダンスも低下することが分かった。また、本発明品Ａ及び参考品は、折曲部４を設けても従来品Ａ及び従来品Ｂとほぼ同じＶＳＲＷ特性、インピーダンス特性を保てることが分かった。また、従来品Ａ及び従来品Ｂと本発明品Ａ及び参考品とのアンテナ指向性を確認したところ、アンテナ指向性もほぼ同じに保てることが分かった。

このように、比較品が従来品Ａ及び従来品Ｂに比べて特性が劣化する理由について以下説明する。図４に示すメアンダラインアンテナ１と類似のアンテナとして、図８に示す逆Ｌアンテナ１０がある。この逆Ｌアンテナ１０は、モノポールアンテナを途中で曲げて小型化したもので低姿勢化が可能となるアンテナである。図８中、点線は逆Ｌアンテナ１０の虚像を示す。一点鎖線は、逆Ｌアンテナ１０及び逆Ｌアンテナ１０の虚像に流れる電流の位相を示す。図８に示すように、逆Ｌアンテナ１０は、グランド板５に平行な部分に流れる電流がその虚像と逆位相になるため、この箇所が放射にあまり寄与しないことからモノポールアンテナより放射抵抗が小さくなることが知られている。

よって、比較品も同様に、グランド板５に平行な部分に流れる電流がその虚像と逆位相になることが原因で、ＶＳＲＷ特性、インピーダンス特性が劣化するのではないかと考えられる。以上の結果から、メアンダラインアンテナ１は、高さ方向Ｙ１に沿って折り曲げれば、従来品Ａ及びＢのＶＳＲＷ特性、インピーダンス特性が変わらないことが分かった。

上述した図１及び図４に示すメアンダラインアンテナ１によれば、高さ方向Ｙ１に沿って設けた折曲部４が誘電体の角部Ｃに沿って配置される。そして、メアンダラインアンテナ１の折曲部４を境とした一方側が誘電体４の角部Ｃを構成する互いに交わる一対の平面６１、６２の一方上に配置され、かつ、メアンダラインアンテナ１の折曲部４を境とした他方側が一対の平面６１、６２の他方上に配置されるように、折曲部４が設けられている。従って、折曲部４を設けていないメアンダラインアンテナ１のＶＳＷＲ特性、インピーダンス特性を保ちつつ誘電体６の角部Ｃに配置可能となる。これにより、メアンダラインアンテナ１の幅よりも大きい空きスペースが無くても設置することができ、設置場所に自由度を持たせることができる。

特に、図１に示すメアンダラインアンテナ１によれば、折曲部４が、折返部３に設けられているので、簡単に折曲部４を設けることができ、コストダウンを図ることができる。

なお、上述した実施形態では、折り返しのあるメアンダラインアンテナ１を用いていた。例えば図９に示すように、折り返しのないメアンダラインアンテナ１に対しても適用することができ、これを参考例とする。本発明者らは、折り返しのないメアンダラインアンテナ１に関しても高さ方向Ｙ１に沿って折曲部４を設ければ、折曲部４がないメアンダラインアンテナ１の特性を保てることを確認した。

また、上述した実施形態では、構造物としての誘電体６の角部Ｃが互いに直交する一対の平面６１、６２から設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。角部Ｃとしては一対の平面６１、６２が交わっていればよく、直交に交わっている必要はない。

また、上述した実施形態では、構造物として誘電体６を用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。構造物としては金属体以外のものであればよく、例えば樹脂モールドされた電子部品などであってもよい。

また、上述した実施形態では、折返部３は、一対のメアンダライン導体部２１及び２２の一端同士を導体によって直接接続していたが、本発明はこれに限ったものではない。折返部３は、一対のメアンダライン導体部２１及び２２の一端同士を電気的に接続していればよく、メアンダライン導体部２１及び２２の一端同士を電気的に接続できる範囲内で離間して設けても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。このようなメアンダラインアンテナ１の折返部３を誘電体６の角部Ｃに沿って設けたときの一例を図１０に示す。同図に示すように、メアンダライン導体部２１が誘電体６の角部Ｃを構成する互いに交わる一対の平面６１、６２の一方である平面６１上に配置され、かつ、一方のメアンダライン導体部２２が上記一対の平面６１、６２の他方である平面２６上に配置される。このようにメアンダライン導体部２１及び２２の一端を互いに離間して設ければ角部Ｃに沿って折曲部を設ける必要がなく、設置が簡単となる。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明のメアンダラインアンテナとしての折り返しメアンダラインアンテナの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す折り返しメアンダラインアンテナを示す斜視図である。 図１に示す折り返しメアンダラインアンテナの部分拡大斜視図である。 参考例における折り返しメアンダラインアンテナを示す斜視図である。 メアンダラインアンテナの比較品を示す斜視図である。 図１１に示す従来品Ａ、図１２に示す従来品Ｂ、図１に示す本発明品Ａ、図４に示す参考品、及び、図５に示す比較品についてそれぞれＶＳＷＲ特性をシミュレーションした結果を示すグラフである。 図１１に示す従来品Ａ、図１２に示す従来品Ｂ、図１に示す本発明品Ａ、図４に示す参考品、及び、図５に示す比較品についてそれぞれインピーダンス特性をシミュレーションした結果を示すスミスチャートである。 図５に示すメアンダラインアンテナの問題点を説明するための説明図である。 他の実施形態における本発明のメアンダラインアンテナの一実施形態を示す斜視図である。 参考例における本発明のメアンダラインアンテナを示す斜視図である。 従来の折り返しメアンダラインアンテナの一例を示す斜視図である。 従来の折り返しメアンダラインアンテナの一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ メアンダラインアンテナ
２１ メアンダライアン導体部
２２ メアンダライン導体部
３ 折返部
４ 折曲部
６ 誘電体（構造物）
６１、６２ 一対の平面
Ｃ 角部
Ｙ１ 高さ方向

Claims (2)

1. 平面上にメアンダライン状に形成されたメアンダライン導体部が設けられたメアンダラインアンテナにおいて、
   折曲部が設けられ、
   前記メアンダラインアンテナの前記折曲部を境とした一方側が角柱状の構造物の角部を構成する互いに交わる一対の平面の一方上に配置され、かつ、前記メアンダラインアンテナの前記折曲部を境とした他方側が前記一対の平面の他方上に配置され、
   前記折曲部は、前記一対の平面により構成される前記角部に沿い、かつ、前記メアンダラインアンテナの長さ方向に沿って折り曲げられ、
   前記メアンダライン導体部が、前記長さ方向が互いに平行になるように一対並べて設けられ、そして、
   前記一対のメアンダライン導体部の一端同士を接続する折返部が設けられ、
   前記折曲部が、前記折返部に設けられている
   ことを特徴とするメアンダラインアンテナ。
2. 平面上にメアンダライン状に形成されたメアンダライン導体部が長さ方向に互いに平行になるように一対並べて設けられると共に、前記一対のメアンダライン導体部の一端同士が電気的に接続される範囲で互いに離間して設けられたメアンダラインアンテナにおいて、
   前記一対のメアンダライン導体部の一方が角柱状の構造物の角部を構成する互いに交わる一対の平面の一方上に配置され、かつ、前記一対のメアンダライン導体部の他方が前記一対の平面の他方上に配置されるように設けられ、
   前記一対のメアンダライン導体部の一端同士を繋ぐと前記一対の平面により構成される前記角部を跨ぐ
   ことを特徴とするメアンダラインアンテナ。

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