JP6117833B2 - Diversity antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、ダイバーシティアンテナに関する。 The present invention relates to a diversity antenna.
近年、無線機器の小型化の進展に伴い、アンテナの小型化に対する要求が高まっている。例えば、無線LAN(Local Area Network)ルータにおいては、MIMO(Multiple-Input and Multiple-Output)技術による通信速度の高速化が行われている。無線LANルータでは、更なる性能向上のため、ダイバーシティアンテナが使用される可能性がある。MIMO技術にダイバーシティ方式が追加されると、単純にアンテナ本数が倍になるので、小型化要求はさらに高まる。 In recent years, with the progress of miniaturization of wireless devices, there is an increasing demand for miniaturization of antennas. For example, in a wireless local area network (LAN) router, communication speed is increased by a multiple-input and multiple-output (MIMO) technique. In a wireless LAN router, a diversity antenna may be used for further performance improvement. When the diversity method is added to the MIMO technology, the number of antennas is simply doubled, and the demand for downsizing further increases.
通常、ダイバーシティアンテナでは、ダイバーシティアンテナを構成するアンテナ素子間の干渉の影響を小さくするため、アンテナ素子間の距離を離すことが望ましい。また、ダイバーシティアンテナでは、アンテナの指向性及び偏波面は直交することが望ましい。 In general, with a diversity antenna, it is desirable to increase the distance between the antenna elements in order to reduce the influence of interference between the antenna elements constituting the diversity antenna. In a diversity antenna, it is desirable that the antenna directivity and the plane of polarization be orthogonal.
ダイバーシティアンテナを小型化する技術の一例が、特許文献1に開示されている。特許文献1のMIMOアンテナは、互いに嵌合する2乃至3面に実装された、相互に垂直な3個の放射素子(ダイポールアンテナ又はハーフスロットアンテナ)を有する。特許文献1のMIMOアンテナは、互いに直交する3個のアンテナとして動作する。その結果、特許文献1のMIMOアンテナは、偏波方向が直交するので、良好なダイバーシティ性能を実現する。また、特許文献1のMIMOアンテナは、互いに嵌合する2乃至3面に実装されるので、コンパクトである。従って、特許文献1のMIMOアンテナは、小型のダイバーシティアンテナを実現する。
An example of a technique for downsizing the diversity antenna is disclosed in
ダイバーシティアンテナを小型化する技術の別の一例が、特許文献2に開示されている。特許文献2の複合アンテナは、中央で互いに直交配置された2つのダイポールアンテナを有する。2つのダイポールアンテナの2つのアース側素子は、給電点を共有する。特許文献2の複合アンテナは、互いに直交する2個のダイポールアンテナとして動作する。その結果、特許文献2の複合アンテナは、偏波方向が直交するので、良好なダイバーシティ性能を実現する。また、特許文献2の複合アンテナは、2個のダイポールアンテナが中央で互いに直交するように実装されるので、コンパクトである。従って、特許文献2の複合アンテナは、小型のダイバーシティアンテナを実現する。
Another example of a technique for downsizing the diversity antenna is disclosed in
通常、半波長ダイポールアンテナ(以下、単に「ダイポールアンテナ」という。)は、共振波長の1/4の長さを有する2つのアンテナ素子(以下、「1/4波長素子」という。)を含む。 Usually, a half-wave dipole antenna (hereinafter simply referred to as “dipole antenna”) includes two antenna elements (hereinafter referred to as “quarter-wave elements”) having a length that is ¼ of the resonance wavelength.
特許文献1のMIMOでアンテナ及び特許文献2の複合アンテナでは、複数のダイポールアンテナが中央で直交配置されるので、複数のアンテナ素子間の距離が短縮されるが、1つのダイポールアンテナ毎に2つの1/4波長素子が必要である。
In the antenna of
従って、特許文献1のMIMOアンテナ及び特許文献2の複合アンテナには、1つのダイポールアンテナ毎の1/4波長素子の数を削減できないという問題がある。
(発明の目的)
本発明の主たる目的は、ダイバーシティアンテナ装置に含まれる、1つのダイポールアンテナ毎の1/4波長素子の数が削減されたダイバーシティアンテナ装置を提供することにある。
Therefore, the MIMO antenna disclosed in
(Object of invention)
A main object of the present invention is to provide a diversity antenna device in which the number of quarter wavelength elements for each dipole antenna is reduced, which is included in the diversity antenna device.
本発明のダイバーシティアンテナ装置は、所定の波長の電波についておおよそ波長の1/4の第1の長さを有し、給電側末端において外部の無線装置のグランド端子に接続される第1のアンテナ素子、第1の長さを有し、給電側末端において第1のアンテナ素子の給電側末端と0度より大きく180度より小さい第1の角度を成すように隣接して第1のダイポールアンテナとして動作する第2のアンテナ素子、及び第1の長さを有し、第1のアンテナ素子と第2のアンテナ素子とが張る面内において第1のアンテナ素子と反対側に、給電側末端において第1のアンテナ素子の給電側末端と0度より大きく180度より小さい第2の角度を成すように隣接して第2のダイポールアンテナとして動作する第3のアンテナ素子とを備えることを特徴とする。 The diversity antenna apparatus according to the present invention has a first length that is approximately ¼ of a wavelength of a radio wave having a predetermined wavelength, and is connected to a ground terminal of an external wireless device at a power supply end. , Having a first length and operating as a first dipole antenna adjacent to the feeding end of the first antenna element at a feeding end to form a first angle greater than 0 degrees and less than 180 degrees A second antenna element that has a first length and is opposite to the first antenna element in a plane extending between the first antenna element and the second antenna element, and the first at the feeding-side end. And a third antenna element that operates as a second dipole antenna adjacent to the feeding-side end of the antenna element so as to form a second angle larger than 0 degree and smaller than 180 degrees. To.
本発明によれば、ダイバーシティアンテナ装置に含まれる、1つのダイポールアンテナ毎の1/4波長素子の数を削減することができるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that the number of quarter wavelength elements for each dipole antenna included in the diversity antenna device can be reduced.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、すべての図面において、同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
(第1の実施形態)
本実施形態における構成について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings, equivalent components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
(First embodiment)
A configuration in the present embodiment will be described.
図1は、本発明の第1の実施形態におけるダイバーシティアンテナ装置100の構成の一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a
本実施形態のダイバーシティアンテナ装置100は、グランド側アンテナ素子110と、第1給電側アンテナ素子120と、第2給電側アンテナ素子130とを含む。
The
グランド側アンテナ素子110は、1/4波長素子である。グランド側アンテナ素子110は、給電側末端において、外部のグランド線811を経由して、外部の無線装置900のグランド端子901に接続される。
The ground
第1給電側アンテナ素子120は、1/4波長素子である。第1給電側アンテナ素子120は、給電側末端において、外部の第1信号線812を経由して、外部の無線装置900の第1信号端子902に接続される。
The 1st electric power feeding
第2給電側アンテナ素子130は、1/4波長素子である。第2給電側アンテナ素子130は、給電側末端において、外部の第2信号線813を経由して、外部の無線装置900の第2信号端子903に接続される。
The 2nd electric power feeding
第1給電側アンテナ素子120は、グランド側アンテナ素子110と第1の角度を成して互いの給電側末端において隣接するように配置される。第1の角度は、0度より大きく180度より小さい任意の角度であるが、例えば、90度である。
The first feeding-
第2給電側アンテナ素子130は、グランド側アンテナ素子110と第1給電側アンテナ素子120とが張る面内において第1給電側アンテナ素子120と反対側に、グランド側アンテナ素子110と第2の角度を成して互いの給電側末端において隣接するように配置される。第2の角度は、0度より大きく180度より小さい任意の角度であるが、例えば、90度である。
The second feeding-
本実施形態のダイバーシティアンテナ装置100の最も典型的な構成では、第1の角度及び第2の角度は共に、おおよそ90度である。
In the most typical configuration of the
第1給電側アンテナ素子120及びグランド側アンテナ素子110は、第1のダイポールアンテナを構成する。第2給電側アンテナ素子130及びグランド側アンテナ素子110は、第2のダイポールアンテナを構成する。
The first power supply
通常のダイポールアンテナでは、グランド側アンテナ素子110及び第1給電側アンテナ素子120は、同一直線上に直列に配置される。同様に、通常のダイポールアンテナでは、グランド側アンテナ素子110及び第2給電側アンテナ素子130は、同一直線上に直列に配置される。アンテナ装置100では、1/4波長アンテナ素子のなす角度によらず、グランド側アンテナ素子110及び第1給電側アンテナ素子120は第1のダイポールアンテナとして動作する。同様に、アンテナ装置100では、1/4波長アンテナ素子のなす角度によらず、グランド側アンテナ素子110及び第2給電側アンテナ素子130は第2のダイポールアンテナとして動作する。
In a normal dipole antenna, the ground
ただし、アンテナ装置100の第1のダイポールアンテナ及び第2のダイポールアンテナは、通常のダイポールアンテナとは放射パターン等の特性が異なる。第1のダイポールアンテナは図1の上下方向に非対称なので、第1のダイポールアンテナの放射パターンは上下方向に非対称である。同様に、第2のダイポールアンテナは図1の上下方向に非対称なので、第2のダイポールアンテナの放射パターンは上下方向に非対称である。
However, the first dipole antenna and the second dipole antenna of the
次に、本実施形態における動作について説明する。 Next, the operation in this embodiment will be described.
図2は、本発明の第1の実施形態におけるダイバーシティアンテナ装置100の動作を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the
図2(a)は、ダイバーシティアンテナ装置100の構成を示す図である。ダイバーシティアンテナ装置100に含まれる第1のダイポールアンテナと第2のダイポールアンテナとは、グランド側アンテナ素子110を共有する。図2(b)は、グランド側アンテナ素子を共有しないダイバーシティアンテナ装置103の構成を示す図である。ダイバーシティアンテナ装置103は、第1給電側アンテナ素子120及び第1グランド側アンテナ素子110からなる第1のダイポールアンテナと、第2給電側アンテナ素子133及び第2グランド側アンテナ素子113からなる第2のダイポールアンテナとを含む。ダイバーシティアンテナ装置103では、第1のダイポールアンテナと第2のダイポールアンテナとの間の干渉を防ぐために、両者間の距離を離して設置される。ダイバーシティアンテナ装置100は、2つのダイポールアンテナが近接するが互いに強い干渉を及ぼすことなく、アンテナ装置103と同様に、2つのダイポールアンテナとして動作することが知られている。ダイバーシティアンテナ装置100が、実際に2つのダイポールアンテナとして動作することは、本発明の第2乃至第4の実施形態において後述される。具体的には、ダイバーシティアンテナ装置100を含む本発明の第2乃至第4の実施形態のダイバーシティアンテナ装置の各ダイポールアンテナが、所定の周波数帯において低いインピーダンスを有し、アンテナとして動作することが示される。
FIG. 2A is a diagram illustrating a configuration of the
ただし、ダイバーシティアンテナ装置100では、特定の瞬間には、2つのダイポールアンテナのうちのいずれか一方にのみ給電される。つまり、ダイバーシティアンテナ装置100では、2つのダイポールアンテナのうちのいずれか一方のみが選択的に使用される。
However, in the
ダイバーシティアンテナ装置100の第1のダイポールアンテナは図2(a)の上下方向に非対称なので、ダイバーシティアンテナ装置100の第1のダイポールアンテナの放射パターンは上下方向に非対称である。ダイバーシティアンテナ装置100の第2のダイポールアンテナは第1のダイポールアンテナと図2(a)の上下方向に逆向きに配置されるので、アンテナ装置100の第2のダイポールアンテナの放射パターンは第1のダイポールアンテナの放射パターンと異なる。
Since the first dipole antenna of the
ダイバーシティアンテナ装置100の第1のダイポールアンテナ及び第2のダイポールアンテナの放射パターンは上下方向に異なるので、アンテナ装置100はダイバーシティアンテナとして動作する。
Since the radiation patterns of the first dipole antenna and the second dipole antenna of the
以上説明したように、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置100は、2つのダイポールアンテナ間で1つのグランド側アンテナ素子110を共有する。また、ダイバーシティアンテナ装置100は、放射パターンの異なる2つのダイポールアンテナとして動作する。つまり、ダイバーシティアンテナ装置100は、ダイバーシティアンテナとして動作する。従って、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置100には、ダイバーシティアンテナ装置に含まれる、1つのダイポールアンテナ毎の1/4波長素子の数を削減できるという効果がある。
As described above, the
また、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置100は、1つのダイポールアンテナ毎の1/4波長素子の数を削減する。通常、1つのダイポールアンテナ毎の1/4波長素子が多いほど、ダイバーシティアンテナを収容するために必要な断面積又は容積が大きい。従って、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置100には、ダイバーシティアンテナを収容するために必要な断面積又は容積を削減できるという効果がある。
In addition, the
また、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置100では、2つのダイポールアンテナは給電側末端において隣接するように配置される。ダイバーシティアンテナ装置100は、2つのダイポールアンテナが距離を離して配置されたダイバーシティアンテナ装置に比べて、アンテナ装置を収容するために必要な断面積が小さい。従って、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置100には、ダイバーシティアンテナを収容するために必要な断面積を削減できるという効果がある。
(第2の実施形態)
次に、上述した第1の実施形態におけるダイバーシティアンテナ装置を含む、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態では、ダイバーシティアンテナ装置と外部の無線装置との間の信号路が、3層以上の基板上に形成される。以下の説明において、第1の実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
Moreover, in the
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention including the diversity antenna device in the first embodiment described above will be described. In this embodiment, the signal path between the diversity antenna device and the external wireless device is formed on a substrate having three or more layers. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
本実施形態における構成について説明する。 A configuration in the present embodiment will be described.
図3は、本発明の第2の実施形態におけるダイバーシティアンテナ装置200の構成の一例を示す図である。図3において、左右方向をX軸、高さ方向をY軸、奥行き方向をZ軸とする。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
本実施形態のダイバーシティアンテナ装置200は、グランド側アンテナ素子110と、第1給電側アンテナ素子120と、第2給電側アンテナ素子130と、信号路820とを含む。信号路820は、グランド線821と、第1信号線822と、第2信号線823とを含む。
The
グランド線821は、外部の無線装置900のグランド端子901と、グランド側アンテナ素子110の給電側末端とを接続する帯状の導体箔である。
The
第1信号線822は、外部の無線装置900の第1信号端子902と、第1給電側アンテナ素子120の給電側末端とを接続する帯状の導体箔である。
The
第2信号線823は、外部の無線装置900の第2信号端子903と、第2給電側アンテナ素子130の給電側末端とを接続する帯状の導体箔である。
The
第1信号線822及び第2信号線823は、グランド線821に対して帯状の導体箔同士が平行であり、所定の間隔でグランド線821を挟むように配置される。
The
信号路820は、基板720上に形成される。基板720は、3層以上の多層基板である。グランド線821、第1信号線822、及び第2信号線823のそれぞれは、基板720の互いに異なる層の回路である。以下では、基板720が3層基板である場合について説明する。
The
基板720の内層はベタグランドパターンを含む。ベタグランドパターンとは、導体箔のほとんどの部分がグランドに接続された面状の回路である。グランド線821、第1信号線822、及び第2信号線823は、基板720のベタグランドパターンから所定の間隔離だけ引き出される。
The inner layer of the
第1信号線822は、基板720の裏面に形成される。第2信号線823は、基板720の表面に形成される。グランド線821は、基板720の内層に形成される。
The
グランド側アンテナ素子110は、基板720の内層に形成される。
The ground
第1給電側アンテナ素子120は、基板720の裏面に接して基板の下向き垂直に配置される。
The first power feeding
第2給電側アンテナ素子130は、基板720の表面に接して基板の上向き垂直に配置される。
The second power feeding
次に、本実施形態における動作について説明する。 Next, the operation in this embodiment will be described.
信号路820はストリップラインを構成するので、信号路820では伝送路から漏洩する電磁波は少ない。
Since the
次に、本実施形態におけるシミュレーション結果の一例について説明する。本シミュレーション結果は、無線LANの5GHz帯のアンテナに関するシミュレーション結果である。図4、図5、図6は、本シミュレーション結果の一部である。 Next, an example of the simulation result in this embodiment will be described. This simulation result is a simulation result related to a 5 GHz band antenna of a wireless LAN. 4, 5, and 6 are a part of the simulation results.
図4は、本発明の第2の実施形態のダイバーシティアンテナ装置200の高周波電流分布の一例を示す図である。図4(a)は、第1給電側アンテナ素子120及びグランド側アンテナ素子110を動作させた際の高周波電流分布を示す。図4(b)は、第2給電側アンテナ素子130及びグランド側アンテナ素子110を動作させた際の高周波電流分布を示す。電流の向きと大きさは矢印で示される。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a high-frequency current distribution of the
図4(a)及び図4(b)において、信号路820は、ストリップラインを構成しており、高周波電流は微小で、アンテナとして動作していない。
4A and 4B, the
図4(a)において、高周波電流は主に第1給電側アンテナ素子120及びグランド側アンテナ素子110に流れており、第1給電側アンテナ素子120及びグランド側アンテナ素子110は第1のダイポールアンテナとして動作している。
In FIG. 4A, the high-frequency current mainly flows through the first feeding-
図4(b)において、高周波電流は主に第2給電側アンテナ素子130及びグランド側アンテナ素子110に流れており、第2給電側アンテナ素子130及びグランド側アンテナ素子110は第2のダイポールアンテナとして動作している。
In FIG. 4B, the high frequency current mainly flows through the second feeding
図5は、本発明の第2の実施形態のダイバーシティアンテナ装置200の放射パターンの一例を示す図である。図5(a)は、下側のダイポールアンテナのXY面における水平偏波の放射パターンを示す。図5(b)は、上側のダイポールアンテナのXY面における水平偏波の放射パターンを示す。放射パターンのグラフの値は、XY面の特定の角度における、アイソトロピックアンテナを基準とした電力のデシベル値である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a radiation pattern of the
2つのダイポールアンテナの指向性は、XY面において互いに上下逆向きであり、ダイバーシティアンテナとして動作している。 The directivity of the two dipole antennas is opposite to each other in the XY plane, and operates as a diversity antenna.
図6は、本発明の第2の実施形態のダイバーシティアンテナ装置200のインピーダンスの一例を示す図である。図6(a)は、下側のダイポールアンテナのインピーダンスを示す。図6(b)は、上側のダイポールアンテナのインピーダンスを示す。下側のグラフでは、インピーダンスのグラフの値は、特定の周波数に対するインピーダンスの大きさである。上側のグラフは、インピーダンスの大きさと位相の関係を示す。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the impedance of the
図6において、ダイバーシティアンテナ装置200の各ダイポールアンテナは、5GHz帯においてインピーダンスが小さく、アンテナとして動作している。
In FIG. 6, each dipole antenna of the
以上説明したように、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置200は、第1の実施形態のダイバーシティアンテナ装置100を含む。また、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置200の信号路820はストリップラインを構成するので、伝送路から漏洩する電磁波が少ない。従って、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置200は、第1の実施形態のダイバーシティアンテナ装置100と同じ効果を有する。
As described above, the
また、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置200において、グランド側アンテナ素子110及び信号路820は、3層以上の多層基板上に形成される。従って、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置200には、無線装置の一部が3層以上の多層基板上に実装される場合にも、ダイバーシティアンテナを収容するために必要な断面積又は容積を削減できるという効果がある。
(第3の実施形態)
次に、上述した第1の実施形態におけるダイバーシティアンテナ装置を含む、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態では、ダイバーシティアンテナ装置と外部の無線装置との間の信号路が、2層以上の基板上に形成される。以下の説明において、第1の実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
In the
(Third embodiment)
Next, a description will be given of a third embodiment of the present invention including the diversity antenna device in the first embodiment described above. In the present embodiment, the signal path between the diversity antenna device and the external wireless device is formed on a substrate having two or more layers. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
本実施形態における構成について説明する。 A configuration in the present embodiment will be described.
図7は、本発明の第3の実施形態におけるダイバーシティアンテナ装置300の構成の一例を示す図である。図7において、左右方向をX軸、高さ方向をY軸、奥行き方向をZ軸とする。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a configuration of the
本実施形態のダイバーシティアンテナ装置300は、グランド側アンテナ素子110と、第1給電側アンテナ素子120と、第2給電側アンテナ素子130と、信号路830とを含む。信号路830は、グランド線831と、第1信号線832と、第2信号線833とを含む。
グランド線831は、外部の無線装置900のグランド端子901と、グランド側アンテナ素子110の給電側末端とを接続する帯状の導体箔である。
The
第1信号線832は、外部の無線装置900の第1信号端子902と、第1給電側アンテナ素子120の給電側末端とを接続する帯状の導体箔である。
The
第2信号線833は、外部の無線装置900の第2信号端子903と、第2給電側アンテナ素子130の給電側末端とを接続する帯状の導体箔である。
The
第1信号線832は、グランド線831に対して帯状の導体箔同士が平行であり、所定の間隔でグランド線831と同一面内に並ぶように配置される。
The
第2信号線833は、グランド線831に対して帯状の導体箔同士が平行であり、所定の間隔でグランド線831を覆うように配置される。
The
信号路830は、基板730上に形成される。基板730は、2層以上の多層基板である。グランド線831及び第1信号線832は、基板730の1つの層の回路である。第2信号線833は、基板730の別の層の回路である。以下では、基板730が2層基板である場合について説明する。
The
基板730の裏面はベタグランドパターンを含む。グランド線831、第1信号線832、及び第2信号線833は、基板730のベタグランドパターンから所定の間隔離だけ引き出される。
The back surface of the
グランド側アンテナ素子110は、基板730の裏面に形成される。
The ground
第1給電側アンテナ素子120は、基板730の裏面に接して基板の下向き垂直に配置される。
The first feeding-
第2給電アンテナ素子130は、基板730の表面に接して基板の上向き垂直に配置される。
The second
次に、本実施形態における動作について説明する。 Next, the operation in this embodiment will be described.
信号路830において、第1信号線832及びグランド線831はコプレーナラインを構成し、第2信号線833及びグランド線831はストリップラインを構成する。コプレーナラインの特性インピーダンスは、ストリップラインと同じ50Ωであり、コプレーナラインはストリップラインと同様に動作する。つまり、信号路830では、伝送路から漏洩する電磁波は少ない。
In the
次に、本実施形態におけるシミュレーション結果の一例について説明する。本シミュレーション結果は、無線LANの5GHz帯のアンテナに関するシミュレーション結果である。図8、図9、図10は、本シミュレーション結果の一部である。 Next, an example of the simulation result in this embodiment will be described. This simulation result is a simulation result related to a 5 GHz band antenna of a wireless LAN. 8, 9, and 10 are a part of the simulation results.
図8は、本発明の第3の実施形態のダイバーシティアンテナ装置300の高周波電流分布の一例を示す図である。図8(a)は、第1給電側アンテナ素子120及びグランド側アンテナ素子110を動作させた際の高周波電流分布を示す。図8(b)は、第2給電側アンテナ素子130及びグランド側アンテナ素子110を動作させた際の高周波電流分布を示す。電流の向きと大きさは矢印で示される。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a high-frequency current distribution of the
図8(a)及び図8(b)において、信号路830は、ストリップライン又はコプレーナラインを構成しており、高周波電流は微小で、アンテナとして動作していない。
In FIG. 8A and FIG. 8B, the
図8(a)において、高周波電流は主に第1給電側アンテナ素子120及びグランド側アンテナ素子110に流れており、第1給電側アンテナ素子120及びグランド側アンテナ素子110は第1のダイポールアンテナとして動作している。
In FIG. 8A, the high-frequency current mainly flows through the first feeding
図8(b)において、高周波電流は主に第2給電側アンテナ素子130及びグランド側アンテナ素子110に流れており、第2給電側アンテナ素子130及びグランド側アンテナ素子110は第2のダイポールアンテナとして動作している。
In FIG. 8B, the high-frequency current mainly flows through the second feeding-
図9は、本発明の第3の実施形態のダイバーシティアンテナ装置300の放射パターンの一例を示す図である。図9(a)は、下側のダイポールアンテナのXY面における水平偏波の放射パターンを示す。図9(b)は、上側のダイポールアンテナのXY面における水平偏波の放射パターンを示す。放射パターンのグラフの値は、XY面の特定の角度における、アイソトロピックアンテナを基準とした電力のデシベル値である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a radiation pattern of the
2つのダイポールアンテナの指向性は、XY面において互いに上下逆向きであり、ダイバーシティアンテナとして動作している。 The directivity of the two dipole antennas is opposite to each other in the XY plane, and operates as a diversity antenna.
図10は、本発明の第3の実施形態のダイバーシティアンテナ装置300のインピーダンスの一例を示す図である。図10(a)は、下側のダイポールアンテナのインピーダンスを示す。図10(b)は、上側のダイポールアンテナのインピーダンスを示す。下側のグラフでは、インピーダンスのグラフの値は、特定の周波数に対するインピーダンスの大きさである。上側のグラフは、インピーダンスの大きさと位相の関係を示す。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the impedance of the
図10において、ダイバーシティアンテナ装置300の各ダイポールアンテナは、5GHz帯においてインピーダンスが小さく、アンテナとして動作している。
In FIG. 10, each dipole antenna of the
以上説明したように、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置300は、第1の実施形態のダイバーシティアンテナ装置100を含む。また、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置300の信号路830はストリップライン又はコプレーナラインを構成するので、伝送路から漏洩する電磁波が少ない。従って、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置300は、第1の実施形態のダイバーシティアンテナ装置100と同じ効果を有する。
As described above, the
また、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置300において、グランド側アンテナ素子110及び信号路830は、2層以上の多層基板上に形成される。従って、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置300には、無線装置の一部が2層以上の多層基板上に実装される場合にも、ダイバーシティアンテナを収容するために必要な断面積又は容積を削減できるという効果がある。
(第4の実施形態)
次に、上述した第1の実施形態におけるダイバーシティアンテナ装置を含む、本発明の第4の実施形態について説明する。本実施形態では、ダイバーシティアンテナ装置と外部の無線装置との間の信号路が、1層以上の基板上に形成される。以下の説明において、第1の実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
In the
(Fourth embodiment)
Next, a description will be given of a fourth embodiment of the present invention including the diversity antenna device in the first embodiment described above. In the present embodiment, the signal path between the diversity antenna device and the external wireless device is formed on one or more layers of the substrate. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
本実施形態における構成について説明する。 A configuration in the present embodiment will be described.
図11は、本発明の第4の実施形態におけるダイバーシティアンテナ装置400の構成の一例を示す図である。図11において、左右方向をX軸、高さ方向をY軸、奥行き方向をZ軸とする。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a configuration of a
本実施形態のダイバーシティアンテナ装置400は、グランド側アンテナ素子110と、第1給電側アンテナ素子120と、第2給電側アンテナ素子130と、信号路840とを含む。信号路840は、グランド線841と、第1信号線842と、第2信号線843とを含む。
グランド線841は、外部の無線装置900のグランド端子901と、グランド側アンテナ素子110の給電側末端とを接続する帯状の導体箔である。
The
第1信号線842は、外部の無線装置900の第1信号端子902と、第1給電側アンテナ素子120の給電側末端とを接続する帯状の導体箔である。
The
第2信号線843は、外部の無線装置900の第2信号端子903と、第2給電側アンテナ素子130の給電側末端とを接続する帯状の導体箔である。
The
第1信号線842は、グランド線841に対して帯状の導体箔同士が平行であり、所定の間隔でグランド線841と同一面内に並ぶように配置される。
The
第2信号線843は、グランド線841に対して帯状の導体箔同士が平行であり、第1信号線842の反対側に、所定の間隔でグランド線841と同一面内に並ぶように配置される。
The
信号路840は、基板740上に形成される。基板740は、1層以上の基板である。グランド線841、第1信号線842、及び第2信号線843は、基板740の1つの層の回路である。以下では、基板740が1層基板である場合について説明する。
The
基板740の裏面はベタグランドパターンを含む。グランド線841、第1信号線842、及び第2信号線843は、基板740のベタグランドパターンから所定の間隔離だけ引き出される。
The back surface of the
グランド側アンテナ素子110は、基板740の裏面に接して基板の下向き垂直に配置される。
The ground-
第1給電側アンテナ素子120及び第2給電側アンテナ素子130は基板の同じ層の回路として形成される。
The first feeding
次に、本実施形態における動作について説明する。 Next, the operation in this embodiment will be described.
信号路840は、コプレーナラインを構成するので、信号路840では伝送路から漏洩する電磁波は少ない。
Since the
次に、本実施形態におけるシミュレーション結果の一例について説明する。本シミュレーション結果は、無線LANの5GHz帯のアンテナに関するシミュレーション結果である。図12、図13、図14は、本シミュレーション結果の一部である。 Next, an example of the simulation result in this embodiment will be described. This simulation result is a simulation result related to a 5 GHz band antenna of a wireless LAN. 12, 13, and 14 are a part of the simulation results.
図12は、本発明の第4の実施形態のダイバーシティアンテナ装置400の高周波電流分布の一例を示す図である。図12(a)は、第1給電側アンテナ素子120及びグランド側アンテナ素子110を動作させた際の高周波電流分布を示す。図12(b)は、第2給電側アンテナ素子130及びグランド側アンテナ素子110を動作させた際の高周波電流分布を示す。電流の向きと大きさは矢印で示される。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a high-frequency current distribution of the
図12(a)及び図12(b)において、信号路840は、コプレーナラインを構成しており、高周波電流は微小で、アンテナとして動作していない。
In FIG. 12A and FIG. 12B, the
図12(a)において、高周波電流は主に第1給電側アンテナ素子120及びグランド側アンテナ素子110に流れており、第1給電側アンテナ素子120及びグランド側アンテナ素子110は第1のダイポールアンテナとして動作している。
In FIG. 12A, the high-frequency current mainly flows through the first feeding-
図12(b)において、高周波電流は主に第2給電側アンテナ素子130及びグランド側アンテナ素子110に流れており、第2給電側アンテナ素子130及びグランド側アンテナ素子110は第2のダイポールアンテナとして動作している。
In FIG. 12B, the high-frequency current mainly flows through the second feeding-
図13は、本発明の第4の実施形態のダイバーシティアンテナ装置400の放射パターンの一例を示す図である。図13(a)は、左側のダイポールアンテナのXY面における水平偏波の放射パターンを示す。図13(b)は、右側のダイポールアンテナのXY面における水平偏波の放射パターンを示す。放射パターンのグラフの値は、XY面の特定の角度における、アイソトロピックアンテナを基準とした電力のデシベル値である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a radiation pattern of the
2つのダイポールアンテナの指向性は、XY面において互いに左右逆向きであり、ダイバーシティアンテナとして動作している。 The directivity of the two dipole antennas is opposite to each other in the XY plane, and operates as a diversity antenna.
図14は、本発明の第4の実施形態のダイバーシティアンテナ装置400のインピーダンスの一例を示す図である。図14(a)に左側のダイポールアンテナのインピーダンスを示す。図14(b)は、右側のダイポールアンテナのインピーダンスを示す。下側のグラフでは、インピーダンスのグラフの値は、特定の周波数に対するインピーダンスの大きさである。上側のグラフは、インピーダンスの大きさと位相の関係を示す。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the impedance of the
図14において、ダイバーシティアンテナ装置400の各ダイポールアンテナは、5GHz帯においてインピーダンスが小さく、アンテナとして動作している。
In FIG. 14, each dipole antenna of the
以上説明したように、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置400は、第1の実施形態のダイバーシティアンテナ装置100を含む。また、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置400の信号路840はコプレーナラインを構成するので、伝送路から漏洩する電磁波が少ない。従って、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置400は、第1の実施形態のダイバーシティアンテナ装置100と同じ効果を有する。
As described above, the
また、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置400において、グランド側アンテナ素子110及び信号路840は、1層以上の基板上に形成される。従って、本実施形態のダイバーシティアンテナ装置400には、無線装置の一部が1層以上の基板上に実装される場合にも、ダイバーシティアンテナを収容するために必要な断面積又は容積を削減できるという効果がある。
In the
以上、本発明を、上述した各実施形態およびその変形例によって例示的に説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲は、上述した各実施形態およびその変形例に記載した範囲には限定されない。当業者には、係る実施形態に対して多様な変更又は改良を加えることが可能であることは明らかである。そのような場合、係る変更又は改良を加えた新たな実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得る。そしてこのことは、特許請求の範囲に記載した事項から明らかである。 The present invention has been exemplarily described with the above-described embodiments and modifications thereof. However, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above-described embodiments and modifications thereof. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to such embodiments. In such a case, new embodiments to which such changes or improvements are added can also be included in the technical scope of the present invention. This is clear from the matters described in the claims.
本発明は、無線LANルータ、無線通信端末、携帯電話、無線受信端末等の通信機器のアンテナとして利用できる。 The present invention can be used as an antenna of a communication device such as a wireless LAN router, a wireless communication terminal, a mobile phone, and a wireless reception terminal.
100 ダイバーシティアンテナ装置
110 グランド側アンテナ素子
120 第1給電側アンテナ素子
130 第2給電側アンテナ素子
811 グランド線
812 第1信号線
813 第2信号線
900 無線装置
901 グランド端子
902 第1信号端子
903 第2信号端子
103 ダイバーシティアンテナ装置
113 グランド側アンテナ素子
133 第2給電側アンテナ素子
200 ダイバーシティアンテナ装置
720 基板
820 信号路
821 グランド線
822 第1信号線
823 第2信号線
300 ダイバーシティアンテナ装置
730 基板
830 信号路
831 グランド線
832 第1信号線
833 第2信号線
400 ダイバーシティアンテナ装置
740 基板
840 信号路
841 グランド線
842 第1信号線
843 第2信号線
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1の長さを有し、給電側末端において前記第1のアンテナ素子の給電側末端と0度より大きく180度より小さい第1の角度を成すように隣接して第1のダイポールアンテナとして動作する第2のアンテナ素子、及び
前記第1の長さを有し、前記第1のアンテナ素子と前記第2のアンテナ素子とが張る面内において第1のアンテナ素子と反対側に、給電側末端において前記第1のアンテナ素子の給電側末端と0度より大きく180度より小さい第2の角度を成すように隣接して第2のダイポールアンテナとして動作する第3のアンテナ素子
を備えることを特徴とするダイバーシティアンテナ装置。 A first antenna element having a first length of about ¼ of the wavelength of radio waves of a predetermined wavelength and connected to a ground terminal of an external wireless device at a power supply end;
A first dipole antenna having the first length and adjacent to the feed end of the first antenna element at the feed end to form a first angle greater than 0 degrees and less than 180 degrees. A second antenna element that operates; and a feeding side on a side opposite to the first antenna element in a plane extending between the first antenna element and the second antenna element, the first antenna element having the first length And a third antenna element that operates as a second dipole antenna adjacent to the end of the first antenna element at the end so as to form a second angle that is greater than 0 degree and less than 180 degrees. Diversity antenna device.
ことを特徴とする請求項1に記載のダイバーシティアンテナ装置。 The diversity antenna apparatus according to claim 1, wherein the first angle is approximately 90 degrees, and the second angle is approximately 90 degrees.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のダイバーシティアンテナ装置。 The diversity antenna device according to claim 1, wherein the diversity antenna device operates as one of the first dipole antenna and the second dipole antenna at a specific time.
前記無線装置の第1の信号端子と前記第2のアンテナ素子の給電側末端とを接続する帯状の導体箔である第1の信号線、及び
前記無線装置の第2の信号端子と前記第3のアンテナ素子の給電側末端とを接続する帯状の導体箔である第2の信号線
を更に備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のダイバーシティアンテナ装置。 A ground wire, which is a strip-shaped conductor foil that connects the ground terminal and the feeding-side end of the first antenna element;
A first signal line that is a strip-shaped conductor foil that connects a first signal terminal of the wireless device and a feeding-side end of the second antenna element; and a second signal terminal of the wireless device and the third The diversity antenna device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a second signal line that is a strip-shaped conductor foil that connects a power supply side end of the antenna element.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のダイバーシティアンテナ装置。 The first signal line and the second signal line are arranged such that the strip-like conductor foils are parallel to the ground line and sandwich the ground line at a predetermined interval. The diversity antenna device according to any one of claims 1 to 4.
前記第2の信号線は、前記グランド線に対して前記帯状の導体箔同士が平行であり、所定の間隔で前記グランド線を覆うように配置された
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のダイバーシティアンテナ装置。 The first signal lines are arranged such that the strip-like conductor foils are parallel to the ground line, and are arranged in the same plane as the ground line at a predetermined interval,
5. The second signal line according to claim 1, wherein the strip-shaped conductor foils are parallel to the ground line, and are arranged so as to cover the ground line at a predetermined interval. The diversity antenna device according to any one of the above.
前記第2の信号線は、前記グランド線に対して前記帯状の導体箔同士が平行であり、所定の間隔で前記グランド線と同一面内に前記第1の信号線の反対側に並ぶように配置された
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のダイバーシティアンテナ装置。 The first signal lines are arranged such that the strip-like conductor foils are parallel to the ground line, and are arranged in the same plane as the ground line at a predetermined interval,
In the second signal line, the strip-shaped conductor foils are parallel to the ground line, and are arranged on the opposite side of the first signal line in the same plane as the ground line at a predetermined interval. The diversity antenna device according to any one of claims 1 to 4, wherein the diversity antenna device is arranged.
ことを特徴とする請求項5に記載のダイバーシティアンテナ装置。 6. The diversity antenna device according to claim 5, wherein each of the ground line, the first signal line, and the second signal line is a circuit in a different layer of a multilayer substrate.
ことを特徴とする請求項6に記載のダイバーシティアンテナ装置。 The ground line and the first signal line are circuits of a first layer of a multilayer substrate, and the second signal line is a circuit of a second layer of the multilayer substrate. 6. The diversity antenna device according to 6.
ことを特徴とする請求項7に記載のダイバーシティアンテナ装置。 8. The diversity antenna device according to claim 7, wherein the ground line, the first signal line, and the second signal line are circuits on the same layer of a substrate.
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