JP6469771B2 - Dipole antenna - Google Patents

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Description

本発明は、ダイポールアンテナに関する。   The present invention relates to a dipole antenna.

無線システムとしては、非常に広い帯域幅にわたって電力を拡散させ、高速通信を可能とする超広帯域無線システムが知られている。また、超広帯域(UWB:Ultra Wide Band)の無線用のアンテナとして、ダイポールアンテナが用いられることがある(例えば、特許文献1参照)。   As a wireless system, an ultra-wideband wireless system that spreads power over a very wide bandwidth and enables high-speed communication is known. In addition, a dipole antenna may be used as an ultra wide band (UWB) antenna (for example, see Patent Document 1).

特開2010−178000号公報JP 2010-178000 A

ところで、一般的なアンテナでは、仕様帯域における電圧定在波比(VSWR:Voltage Standing Wave Ratio)の値を、2以下とすることが求められている。例えば、特許文献1に開示されたダイポールアンテナは、仕様帯域において良好なVSWR特性を有する。   By the way, a general antenna is required to have a voltage standing wave ratio (VSWR) value of 2 or less in a specified band. For example, the dipole antenna disclosed in Patent Document 1 has good VSWR characteristics in the specification band.

しかしながら、良好なVSWR特性を有するアンテナであっても、仕様帯域のうち一部の周波数帯において、放射利得が低下してしまうことがある。   However, even with an antenna having good VSWR characteristics, the radiation gain may decrease in some frequency bands of the specification band.

そこで本発明の目的は、広い帯域において放射利得の低下を防ぐことができるダイポールアンテナを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a dipole antenna that can prevent a decrease in radiation gain in a wide band.

上記課題を解決する本発明に係るダイポールアンテナは、内側導体及び外側導体を含む信号線の前記内側導体が接続される第1接続部と、前記第1接続部から二股状に延びる第1及び第2放射部を有する第1放射素子と、前記外側導体が接続される第2接続部と、前記第1放射部側に形成され、前記第2接続部から延びる第3放射部と、前記第2放射部側に形成され、前記第2接続部から延びる第4放射部と、を有する第2放射素子と、を備え、前記第3放射部は先端部に向かうにつれて、前記第1放射部側の前記第1放射素子と前記第3放射部側の第2放射素子との第1間隔が広くなる形状を有し、前記第4放射部は先端部に向かうにつれて、前記第2放射部側の前記第1放射素子と前記第4放射部側の第2放射素子の第2間隔が広くなる形状を有していること、を特徴とする。   A dipole antenna according to the present invention that solves the above-described problems includes a first connection portion to which the inner conductor of a signal line including an inner conductor and an outer conductor is connected, and first and second extending from the first connection portion in a bifurcated manner. A first radiating element having two radiating portions, a second connecting portion to which the outer conductor is connected, a third radiating portion formed on the first radiating portion side and extending from the second connecting portion, and the second A second radiating element having a fourth radiating portion formed on the radiating portion side and extending from the second connecting portion, and the third radiating portion is arranged on the first radiating portion side as it goes to the tip portion. The first radiating element has a shape in which a first distance between the first radiating element and the second radiating element on the third radiating part side is widened, and the fourth radiating part is located on the second radiating part side as it approaches the tip end part. The second interval between the first radiating element and the second radiating element on the fourth radiating portion side is widened. To have Jo, characterized.

本発明によれば、広い帯域において放射利得の低下を防ぐことができるダイポールアンテナを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the dipole antenna which can prevent the fall of a radiation gain in a wide band can be provided.

アンテナ10の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of an antenna 10. FIG. アンテナ10の表面電流の大きさを示す図である。It is a figure which shows the magnitude | size of the surface current of the antenna. アンテナ10のy−z面における放射特性を示す図である。It is a figure which shows the radiation characteristic in the yz plane of the antenna. アンテナ10の仕様帯域における放射特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating radiation characteristics in a specification band of the antenna 10. アンテナ15の構成を示す図である。2 is a diagram illustrating a configuration of an antenna 15. FIG. アンテナ15の表面電流の大きさを示す図である。It is a figure which shows the magnitude | size of the surface current of the antenna. アンテナ15のy−z面における放射特性を示す図である。It is a figure which shows the radiation characteristic in the yz plane of the antenna 15. FIG. アンテナ15の仕様帯域における放射特性を示す図である。It is a figure which shows the radiation characteristic in the specification zone | band of the antenna 15.

−−−アンテナ10−−−
図1は、アンテナ10の構成を示す平面図である。アンテナ10は、例えば5〜6GHz(仕様帯域)の電波を送受信する際に用いられるダイポールアンテナであり、アンテナ基板20、放射素子21,22を含んで構成される。なお、図1には、方向を表す補助線としてx軸、y軸及びz軸を図示している。これらx軸、y軸及びz軸は互いに直交する。そして、図1において、x軸は、アンテナ基板20の短手方向に沿った軸であり、y軸は、アンテナ基板20の長手方向に沿った軸であり、z軸は、アンテナ基板20の表面に対し垂直方向に沿った軸である。
--- Antenna 10 ---
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the antenna 10. The antenna 10 is a dipole antenna used when transmitting and receiving radio waves of 5 to 6 GHz (specification band), for example, and includes an antenna substrate 20 and radiating elements 21 and 22. In FIG. 1, the x axis, the y axis, and the z axis are illustrated as auxiliary lines representing directions. These x axis, y axis and z axis are orthogonal to each other. In FIG. 1, the x axis is an axis along the short direction of the antenna substrate 20, the y axis is an axis along the longitudinal direction of the antenna substrate 20, and the z axis is the surface of the antenna substrate 20. Is an axis along the vertical direction.

アンテナ基板20は、多層プリント基板であり、電波の送受信を行う放射素子21,22が表面にパターン形成されている。放射素子21は、図示しない信号線X(ケーブルX)の外側導体S1(外皮側の導体)が接続され、放射素子22は、信号線Xの芯線S2(内側導体)が接続される。そして、放射素子21と、放射素子22との間には、隙間が形成されている。   The antenna substrate 20 is a multilayer printed circuit board, and radiating elements 21 and 22 that transmit and receive radio waves are patterned on the surface. The radiating element 21 is connected to an outer conductor S1 (outer conductor) of a signal line X (cable X) (not shown), and the radiating element 22 is connected to a core S2 (inner conductor) of the signal line X. A gap is formed between the radiating element 21 and the radiating element 22.

放射素子21は、長方形状の金属箔のパターンである。放射素子21は、左右対称のパターンであり、放射素子21の中心線は、アンテナ基板20の短手方向の辺の中心線と一致する。放射素子21には、放射素子21の中心線上、かつ、辺30の内側に、給電点P1が設けられている。なお、辺30は、放射素子21の2つの短辺のうち、放射素子22側(放射素子22に対向する側)の辺である。また、給電点P1の位置は、放射素子21及び信号線Xの外側導体S1のインピーダンス整合がとられるよう、定められている。   The radiating element 21 is a rectangular metal foil pattern. The radiating element 21 has a symmetrical pattern, and the center line of the radiating element 21 coincides with the center line of the side of the antenna substrate 20 in the short direction. The radiating element 21 is provided with a feeding point P <b> 1 on the center line of the radiating element 21 and inside the side 30. Note that the side 30 is a side of the two short sides of the radiating element 21 on the side of the radiating element 22 (side facing the radiating element 22). The position of the feeding point P1 is determined so that impedance matching between the radiating element 21 and the outer conductor S1 of the signal line X is achieved.

放射素子22は、お椀型形状の金属箔のパターンであり、放射素子21の近くに凸部40が設けられている。凸部40は、アンテナ10から放射される電波の指向性を改善しつつ、放射素子22のインピーダンスの急激な変化を抑制するために設けられた領域である。ここで、凸部40の放射素子21に対向する辺35と、辺30とは、略平行になるよう、凸部40は形成されている。また、放射素子22は、左右対称のパターンであり、放射素子22の中心線は、アンテナ基板20の短手方向の辺の中心線と一致する。そして、放射素子22には、放射素子22の中心線上、かつ、辺35の内側に、信号線Xの芯線S2が接続される給電点P2が設けられている。なお、給電点P2の位置は、放射素子22及び芯線S2のインピーダンス整合がとられるよう、定められている。   The radiating element 22 is a bowl-shaped metal foil pattern, and a convex portion 40 is provided near the radiating element 21. The convex portion 40 is a region provided to suppress a rapid change in impedance of the radiating element 22 while improving the directivity of the radio wave radiated from the antenna 10. Here, the convex portion 40 is formed so that the side 35 of the convex portion 40 facing the radiating element 21 and the side 30 are substantially parallel to each other. Further, the radiating element 22 is a left-right symmetric pattern, and the center line of the radiating element 22 coincides with the center line of the side of the antenna substrate 20 in the short direction. The radiating element 22 is provided with a feeding point P2 to which the core line S2 of the signal line X is connected on the center line of the radiating element 22 and inside the side 35. The position of the feeding point P2 is determined so that impedance matching between the radiating element 22 and the core wire S2 can be achieved.

放射素子22の形状は、放射素子21,22に流れる電流(アンテナ10の電流)が、広い周波数帯域で共振するよう定められている。ここで、アンテナ10の電流の共振周波数は、給電点P1,P2からの位置(距離)に応じたインダクタンスと、放射素子21,22の間隔に応じた容量と、に基づいて定まる。そして、放射素子21,22では、給電点P1,P2から離れるほど、インダクタンスが増加する。このため、アンテナ10の電流が広い周波数帯域で共振するには、給電点P1,P2から離れるにつれて、放射素子21,22の間の容量を小さくする必要がある。つまり、給電点P1,P2から離れるにつれて、放射素子21,22の間隔を広くする必要がある。   The shape of the radiating element 22 is determined so that the current flowing through the radiating elements 21 and 22 (current of the antenna 10) resonates in a wide frequency band. Here, the resonance frequency of the current of the antenna 10 is determined based on the inductance according to the position (distance) from the feeding points P1 and P2 and the capacitance according to the distance between the radiating elements 21 and 22. In the radiating elements 21 and 22, the inductance increases as the distance from the feeding points P1 and P2 increases. For this reason, in order for the current of the antenna 10 to resonate in a wide frequency band, it is necessary to reduce the capacitance between the radiating elements 21 and 22 as the distance from the feeding points P1 and P2 increases. That is, the distance between the radiating elements 21 and 22 needs to be increased as the distance from the feeding points P1 and P2 increases.

そこで、アンテナ10では、凸部40から延びる辺36を、凸部40から離れるにつれて、放射素子21,22の間隔が広くなるよう、緩やかに湾曲させている。なお、凸部40から延びる辺37も同様に、凸部40から離れるにつれて、放射素子21,22の間隔が広くなるよう、緩やかに湾曲させている。   Therefore, in the antenna 10, the side 36 extending from the convex portion 40 is gently curved so that the distance between the radiating elements 21 and 22 increases as the distance from the convex portion 40 increases. Similarly, the side 37 extending from the convex portion 40 is gently curved so that the distance between the radiating elements 21 and 22 increases as the distance from the convex portion 40 increases.

−−−アンテナ10のシミュレーション結果−−−
図2は、アンテナ10の表面に流れる5GHzの電流の大きさを示す図である。なお、図2では、5GHzの電流の大きさの計算結果を、模様(色及びハッチング)で表現している。したがって、同じ値の電流が流れている場所では、模様が同じになる。図2から明らかなように、放射素子21の一部の領域では、模様が大きく変化している。なお、図2では、電流値は、15段階で表示されており、最も大きい電流値を示す模様から4段階目に大きい電流値を示す模様までは、ハッチングが付されている。そして、ハッチングが付されていない11段階の電流値では、色が濃くなるにつれて、電流値が小さくなる。
--- Simulation result of antenna 10 ---
FIG. 2 is a diagram illustrating the magnitude of a 5 GHz current flowing on the surface of the antenna 10. In FIG. 2, the calculation result of the magnitude of the current of 5 GHz is expressed by a pattern (color and hatching). Therefore, the pattern is the same where the same value of current flows. As is clear from FIG. 2, the pattern greatly changes in a part of the radiating element 21. In FIG. 2, the current values are displayed in 15 levels, and the pattern showing the largest current value to the pattern showing the large current value in the 4th level are hatched. Then, in the 11-step current value not hatched, the current value decreases as the color becomes darker.

具体的には、領域200,210では、電流値が小さくなり、放射素子21の中心線付近の領域220では、電流値が大きくなる。なお、図2は、5GHzの電流値を示す図であるが、5〜6GHzでも同様の傾向がみられる。このように、アンテナ10の電波が広い周波数範囲(5GHz〜6GHz)で均一となるよう、放射素子21,22の形状を定めた場合であっても、放射素子21の上面に流れる電流の電流値のバラツキが大きくなってしまうことがある。   Specifically, the current value is small in the regions 200 and 210, and the current value is large in the region 220 near the center line of the radiating element 21. In addition, although FIG. 2 is a figure which shows the electric current value of 5 GHz, the same tendency is seen also in 5-6 GHz. Thus, even when the shape of the radiating elements 21 and 22 is determined so that the radio waves of the antenna 10 are uniform over a wide frequency range (5 GHz to 6 GHz), the current value of the current flowing on the upper surface of the radiating element 21 The variation of the may become large.

図3は、アンテナ10のy−z面における放射特性を示す図である。図3では、アンテナ10が、5GHz,5.5GHz,6GHzと3つの異なる周波数の電波を放射する際の放射特性が示されている。アンテナ10は、5〜6GHzの周波数帯では、特に、90°、270°における放射特性が他の角度に比べ、大きく低下している。このように、放射素子21,22電流の値のバラツキが大きいと、y−z面の放射特性が悪化することがある。   FIG. 3 is a diagram illustrating the radiation characteristics of the antenna 10 on the yz plane. FIG. 3 shows radiation characteristics when the antenna 10 radiates radio waves having three different frequencies of 5 GHz, 5.5 GHz, and 6 GHz. In the antenna 10, in the frequency band of 5 to 6 GHz, the radiation characteristics at 90 ° and 270 ° are particularly deteriorated compared to other angles. As described above, when the variation of the current values of the radiating elements 21 and 22 is large, the radiation characteristic of the yz plane may be deteriorated.

また、図4は、アンテナ10の仕様帯域の放射利得を示す図である。図4に示すように、アンテナ10は5GHz〜6GHzの範囲において、5.4GHz付近で、放射利得が他の周波数帯と比較して低下している。   FIG. 4 is a diagram showing the radiation gain of the specification band of the antenna 10. As shown in FIG. 4, the antenna 10 has a radiation gain lower than that of other frequency bands in the vicinity of 5.4 GHz in the range of 5 GHz to 6 GHz.

−−−アンテナ15−−−
図5は、アンテナ15の構成を示す平面図である。アンテナ15は、広い帯域で良い放射特性を得るために、アンテナ10を改良したものである。
--- Antenna 15 ---
FIG. 5 is a plan view showing the configuration of the antenna 15. The antenna 15 is an improvement of the antenna 10 in order to obtain good radiation characteristics in a wide band.

アンテナ15は、例えば5GHz〜6GHz(仕様帯域)の電波を送受信する際に用いられるダイポールアンテナであり、アンテナ基板25、放射素子26,27を含んで構成される。なお、図5においても、図1と同様のx軸、y軸、z軸が図示されている。x軸は、アンテナ基板25の短手方向に沿った軸であり、y軸は、アンテナ基板25の長手方向に沿った軸であり、z軸は、アンテナ基板25の表面に対し垂直方向に沿った軸である。また、x軸において、紙面の左から右への方向を+x方向とし、y軸において、紙面の下から上への方向を+y方向とし、z軸において、紙面のうらからおもての方向を+z方向とする。   The antenna 15 is a dipole antenna used when transmitting and receiving radio waves of 5 GHz to 6 GHz (specification band), for example, and includes an antenna substrate 25 and radiating elements 26 and 27. Also in FIG. 5, the same x-axis, y-axis, and z-axis as in FIG. 1 are shown. The x axis is an axis along the short direction of the antenna substrate 25, the y axis is an axis along the longitudinal direction of the antenna substrate 25, and the z axis is along a direction perpendicular to the surface of the antenna substrate 25. Axis. Further, in the x axis, the direction from the left to the right of the paper surface is the + x direction, in the y axis, the direction from the bottom to the top of the paper surface is the + y direction, and in the z axis, the direction from the back of the paper surface to the front is defined. The direction is + z.

アンテナ基板25は、多層プリント基板であり、電波の送受信を行う放射素子26,27が表面にパターン形成されている。   The antenna substrate 25 is a multilayer printed circuit board, and radiating elements 26 and 27 that transmit and receive radio waves are patterned on the surface.

放射素子26(第1放射素子)は、信号線Y(不図示)の芯線S3(内側導体)が接続される素子であり、略Y字形状の金属箔で形成される。放射素子26は、芯線S3が接続される接続部60、放射部61〜63を含む。なお、放射部63を除く放射素子26は、左右対称のパターンであり、放射素子26の中心線は、アンテナ基板25の短手方向の辺の中心線と一致する。   The radiating element 26 (first radiating element) is an element to which the core wire S3 (inner conductor) of the signal line Y (not shown) is connected, and is formed of a substantially Y-shaped metal foil. The radiating element 26 includes a connection part 60 and radiating parts 61 to 63 to which the core wire S3 is connected. The radiating elements 26 excluding the radiating portion 63 have a symmetrical pattern, and the center line of the radiating elements 26 coincides with the center line of the side of the antenna substrate 25 in the short direction.

ところで、一般的なダイポールアンテナでは、2つの放射素子のうち、給電点を始点とし、給電点から最も遠いパターンの端の点を終点とした際の、始点から終点までのパターン上の距離が長い方の素子に対し、信号線の外側導体が接続される。例えば、アンテナ10でも、放射素子21に外側導体が接続されている。しかしながら、アンテナ15では、本来、信号線の外側導体が接続される放射素子26に対し、芯線S3が接続される。つまり、アンテナ15では、一般的な低周波側の放射素子に、芯線S3が接続され、高周波側の放射素子に、外側導体が接続される構成となっている。   By the way, in a general dipole antenna, the distance on the pattern from the start point to the end point is long when the feed point is the start point of the two radiating elements and the end point of the pattern farthest from the feed point is the end point. The outer conductor of the signal line is connected to the other element. For example, in the antenna 10, the outer conductor is connected to the radiating element 21. However, in the antenna 15, the core wire S3 is connected to the radiating element 26 to which the outer conductor of the signal line is originally connected. That is, the antenna 15 has a configuration in which the core wire S3 is connected to a general low-frequency radiation element, and an outer conductor is connected to the high-frequency radiation element.

接続部60(第1接続部)は、Y字形状の放射素子26において、凸型形状をした先端部分の領域である。接続部60は、アンテナ15から放射される電波の指向性を改善しつつ、放射素子26のインピーダンスの急激な変化を抑制するために、後述する辺70を長辺とし、給電点Q1を内部に含める長方形状となっている。   The connection portion 60 (first connection portion) is a region of the tip portion having a convex shape in the Y-shaped radiating element 26. In order to improve the directivity of the radio wave radiated from the antenna 15 and to suppress a rapid change in the impedance of the radiating element 26, the connection unit 60 has a side 70 to be described later as a long side and a feeding point Q1 inside. It has a rectangular shape to include.

また、接続部60には、放射素子26の中心線上、かつ、接続部60の先端の辺70の内側に、芯線S3が接続される給電点Q1が設けられている。なお、給電点Q1の位置は、放射素子26及び芯線S3のインピーダンス整合がとられるよう、定められている。   Further, the connection portion 60 is provided with a feeding point Q1 to which the core wire S3 is connected on the center line of the radiating element 26 and inside the side 70 at the tip of the connection portion 60. The position of the feeding point Q1 is determined so that impedance matching between the radiating element 26 and the core wire S3 is achieved.

放射部61(第1放射部)は、接続部60から二股状に延びた2つの部分のうち、+x方向に緩やかに湾曲しつつ、アンテナ基板25の+x方向のy軸に沿った辺の近くまで延びる。なお、放射部61において、二股状に分かれた箇所100(放射部61,62が分岐している箇所)から延びる辺を、辺71とする。   The radiating part 61 (first radiating part) is gently curved in the + x direction of the two parts extending in a bifurcated manner from the connection part 60, and near the side along the y axis in the + x direction of the antenna substrate 25. Extend to. In the radiating portion 61, a side extending from a bifurcated portion 100 (a portion where the radiating portions 61 and 62 are branched) is referred to as a side 71.

放射部62(第2放射部)は、接続部60から二股状に延びた2つの部分のうち、−x方向に緩やかに湾曲しつつ、アンテナ基板25の−x方向のy軸に沿った辺の近くまで延びる。なお、放射部62において、二股状に分かれた箇所100から延びる辺を、辺72とする。   The radiating portion 62 (second radiating portion) is a side along the y-axis in the −x direction of the antenna substrate 25 while being gently curved in the −x direction, out of the two portions extending in a bifurcated shape from the connection portion 60. It extends to near. In the radiating portion 62, a side extending from the bifurcated portion 100 is a side 72.

放射部63(第6放射部)は、放射部61の端部から、アンテナ基板25の+y方向の端部に向かって延びるパターンである。具体的には、放射部63は、放射素子26の辺71の先端部(辺71において箇所100とは逆方向の先端部)から、放射素子27とは反対側に延びたパターンである。なお、接続部60及び放射部61〜63は、一体形成されたパターンであるが、図6では便宜上、放射部61及び放射部63を区別する線が描かれている。   The radiating portion 63 (sixth radiating portion) is a pattern extending from the end portion of the radiating portion 61 toward the end portion of the antenna substrate 25 in the + y direction. Specifically, the radiating portion 63 is a pattern that extends from the tip of the side 71 of the radiating element 26 (the tip of the side 71 in the direction opposite to the location 100) to the side opposite to the radiating element 27. In addition, although the connection part 60 and the radiation | emission parts 61-63 are the patterns formed integrally, in FIG. 6, the line which distinguishes the radiation | emission part 61 and the radiation | emission part 63 is drawn for convenience.

放射素子27(第2放射素子)は、信号線Yの外側導体S4(外皮側の導体)が接続される放射素子である。また、放射素子27は、接続部60に対応する凹部が形成された、略凹型曲線形状の金属箔のパターンであり、接続部80、放射部81〜83を含む。なお、放射部83を除く放射素子27は、略左右対称のパターンからなり、放射素子27の中心線は、アンテナ基板25の短手方向の辺の中心線と一致する。なお、接続部80、放射部81〜83は一体形成されているが、便宜上、放射部81,83の間に、点D2から横線(実線)が描かれている。点D2からの線は、放射部81,83の関係の理解を容易にするための便宜上の線である。このため、放射部81,83の間は、辺91が伸びて区別されていても良い。このような場合には、放射部83を除く放射素子27は、左右対称となる。   The radiating element 27 (second radiating element) is a radiating element to which the outer conductor S4 (conductor on the outer skin side) of the signal line Y is connected. The radiating element 27 is a substantially concave curved metal foil pattern in which a concave portion corresponding to the connecting portion 60 is formed, and includes a connecting portion 80 and radiating portions 81 to 83. The radiating element 27 excluding the radiating portion 83 has a substantially symmetric pattern, and the center line of the radiating element 27 coincides with the center line of the side of the antenna substrate 25 in the short direction. In addition, although the connection part 80 and the radiation | emission parts 81-83 are integrally formed, the horizontal line (solid line) is drawn from the point D2 between the radiation | emission parts 81 and 83 for convenience. The line from the point D2 is a convenient line for facilitating understanding of the relationship between the radiation portions 81 and 83. For this reason, between the radiation | emission parts 81 and 83, the edge | side 91 may extend and may be distinguished. In such a case, the radiating elements 27 excluding the radiating portion 83 are symmetric.

接続部80(第2接続部)には、信号線Yの外側導体S4が接続される。また、接続部80は、アンテナ15から放射される電波の指向性を改善しつつ、放射素子27のインピーダンスの急激な変化を抑制するために設けられた領域である。ここでは、放射素子26における接続部60の先端の辺70(第1辺)と、接続部80において接続部60に対向する辺90(第2辺)とが、略平行になるよう、放射素子27の凹み部分を形成する辺90は、直線となっている。   The outer conductor S4 of the signal line Y is connected to the connection portion 80 (second connection portion). The connection portion 80 is an area provided to improve the directivity of the radio wave radiated from the antenna 15 and suppress a sudden change in the impedance of the radiating element 27. Here, the radiating element 26 has a side 70 (first side) at the tip of the connecting portion 60 in the radiating element 26 and a side 90 (second side) facing the connecting portion 60 in the connecting portion 80 substantially parallel to each other. The side 90 forming the concave portion 27 is a straight line.

また、接続部80には、放射素子27の中心線上、かつ、辺90の内側に、信号線Yの外側導体S4が接続される給電点Q2が設けられている。なお、給電点Q2の位置は、放射素子27及び外側導体S4のインピーダンス整合がとられるよう、定められている。   Further, the connection portion 80 is provided with a feeding point Q2 to which the outer conductor S4 of the signal line Y is connected on the center line of the radiating element 27 and on the inner side of the side 90. The position of the feeding point Q2 is determined so that impedance matching between the radiating element 27 and the outer conductor S4 is achieved.

放射部81(第3放射部)は、放射部61側(+x方向)に向かって、接続部80から延びているパターンであり、放射部82(第4放射部)は、放射部62側(−x方向)に向かって、接続部80から延びるパターンである。   The radiation part 81 (third radiation part) is a pattern extending from the connection part 80 toward the radiation part 61 side (+ x direction), and the radiation part 82 (fourth radiation part) is the radiation part 62 side ( This is a pattern extending from the connection portion 80 in the −x direction).

放射部81は、放射部61側の放射素子26と、放射部81側の放射素子27の間隔W(第1間隔)が放射部81の先端部(+y方向の端部)に向かうにつれて広くなるよう、先端部に向かうにつれて細くなっている。   The radiating portion 81 becomes wider as the interval W (first interval) between the radiating element 26 on the radiating portion 61 side and the radiating element 27 on the radiating portion 81 side approaches the tip end portion (the end portion in the + y direction) of the radiating portion 81. As it goes to the tip, it gets thinner.

放射部82は、放射部62側の放射素子26と、放射部82側の放射素子27の間隔(第2間隔)が放射部82の先端部(+y方向の端部)に向かうにつれて広くなるよう、先端部に向かうにつれて細くなっている。また、放射部81,82は、略扇型形状をしている。そして、放射素子26の辺73は、扇型形状の放射部81の弧に相当する辺91の一部(湾曲部)に略沿って曲がっている。同様に、放射素子26の辺74は、扇型形状の放射部82の弧に相当する辺92に略沿って曲がっている。さらに、辺73は、辺70の一端(+x方向の端部)からアンテナ基板25の+x方向の長辺に向かって延び、辺74は、辺70の他端(−x方向の端部)からアンテナ基板25の−x方向の長辺に向かって延びている。   The radiating unit 82 is configured such that the interval (second interval) between the radiating element 26 on the radiating unit 62 side and the radiating element 27 on the radiating unit 82 side becomes wider as it goes toward the distal end (the end in the + y direction) of the radiating unit 82. It becomes thinner as it goes to the tip. In addition, the radiating portions 81 and 82 have a substantially fan shape. The side 73 of the radiating element 26 is bent substantially along a portion (curved portion) of the side 91 corresponding to the arc of the fan-shaped radiating portion 81. Similarly, the side 74 of the radiating element 26 is bent substantially along the side 92 corresponding to the arc of the fan-shaped radiating portion 82. Further, the side 73 extends from one end of the side 70 (the end in the + x direction) toward the long side in the + x direction of the antenna substrate 25, and the side 74 extends from the other end of the side 70 (the end in the −x direction). The antenna substrate 25 extends toward the long side in the −x direction.

放射部83(第5放射部)は、放射部81の先端部から+y方向に延びて、放射部83の先端部(放射部81と反対側の端部)に向かうにつれて間隔Wを狭くするパターンである(放射部83は放射部61と接触しない)。なお、放射部83の先端部の幅は、根元(放射部81側の端部)の幅よりも狭くなっている。   The radiating portion 83 (fifth radiating portion) is a pattern that extends in the + y direction from the distal end portion of the radiating portion 81 and narrows the interval W toward the distal end portion (end portion opposite to the radiating portion 81) of the radiating portion 83. (The radiation part 83 does not contact the radiation part 61). In addition, the width | variety of the front-end | tip part of the radiation | emission part 83 is narrower than the width | variety of the root (end part by the side of the radiation | emission part 81).

ここで、アンテナ15の形状の詳細を説明する。アンテナ15の形状は、放射素子26,27に流れる電流(アンテナ15の電流)が、広い周波数帯域(例えば、5GHz〜6GHz)で共振するよう定められている。アンテナ15の電流の共振周波数は、給電点Q1,Q2からの距離に応じたインダクタンスと、放射素子26,27の間隔Wに応じた容量と、に基づいて定まる。なお、ここでは、辺73,91の間隔を、放射素子26,27の間隔Wとして描いているが、辺74,92の間隔も同様である。   Here, the details of the shape of the antenna 15 will be described. The shape of the antenna 15 is determined so that the current flowing through the radiating elements 26 and 27 (current of the antenna 15) resonates in a wide frequency band (for example, 5 GHz to 6 GHz). The resonance frequency of the current of the antenna 15 is determined based on the inductance according to the distance from the feeding points Q1 and Q2 and the capacitance according to the interval W between the radiating elements 26 and 27. Here, the interval between the sides 73 and 91 is drawn as the interval W between the radiating elements 26 and 27, but the interval between the sides 74 and 92 is also the same.

放射素子26,27の任意の位置によるインダクタンスは、給電点Q1,Q2から離れるほど増加する。このため、アンテナ15の電流を広い周波数帯域で共振させるには、給電点Q1,Q2から離れるにつれて、放射素子26,27の間の容量を小さくする必要がある。つまり、給電点Q1,Q2から離れるにつれて、放射素子21,22の間隔Wを広くする必要がある。   The inductance due to the arbitrary position of the radiating elements 26 and 27 increases as the distance from the feeding points Q1 and Q2 increases. For this reason, in order to resonate the current of the antenna 15 in a wide frequency band, it is necessary to reduce the capacitance between the radiating elements 26 and 27 as the distance from the feeding points Q1 and Q2 increases. That is, the distance W between the radiating elements 21 and 22 needs to be increased as the distance from the feeding points Q1 and Q2 increases.

例えば、本実施形態では、給電点Q1,Q2から点C1,C2までが6GHzに相当するインダクタンス(実効長)である場合、点C1及び点C2の間隔Wが、6GHzに対応する容量値となるよう、放射部81の形状(辺91の一部(湾曲部)の曲がり具合)を定めている。同様に、点D1,D2が5GHzのインダクタンスに相当する場合、点D1及び点D2の間隔Wが、5GHzに対応する容量値となるよう、放射部81の形状を定めている。このように、アンテナ15では、放射部81の辺91の一部(湾曲部)を緩やかに湾曲させ、給電点Q2からの距離が長くなるにつれて、放射素子26,27の間隔Wを広くしている。なお、放射部82に関しても、放射部81と同様である。   For example, in this embodiment, when the power supply points Q1 and Q2 to the points C1 and C2 are inductances (effective lengths) corresponding to 6 GHz, the interval W between the points C1 and C2 is a capacitance value corresponding to 6 GHz. Thus, the shape of the radiation portion 81 (the degree of bending of a part of the side 91 (curved portion)) is determined. Similarly, when the points D1 and D2 correspond to an inductance of 5 GHz, the shape of the radiating portion 81 is determined so that the interval W between the points D1 and D2 has a capacitance value corresponding to 5 GHz. As described above, in the antenna 15, a part (curved portion) of the side 91 of the radiating portion 81 is gently curved, and the distance W between the radiating elements 26 and 27 is increased as the distance from the feeding point Q2 increases. Yes. The radiating unit 82 is the same as the radiating unit 81.

ところで、5GHz〜6GHzの帯域において、良好な周波数特性を得るためには、例えば、5GHzより低い周波数において共振点を設け、5GHzでの周波数特性を安定化させることが好ましい。そこで、アンテナ15においては、5GHzより低い周波数(例えば、3GHz,4GHz)において共振点が発生するよう、放射部83を設けている。   By the way, in order to obtain good frequency characteristics in a band of 5 GHz to 6 GHz, it is preferable to provide a resonance point at a frequency lower than 5 GHz, for example, to stabilize the frequency characteristics at 5 GHz. Therefore, in the antenna 15, the radiating unit 83 is provided so that a resonance point is generated at a frequency lower than 5 GHz (for example, 3 GHz, 4 GHz).

具体的には、本実施形態では、点E1,E2で定まるインダクタンスと、点E1,E2の間隔Wで定まる容量とで、4GHzの共振点が発生するよう、放射部81の先端部から延びる放射部83(パターン)を設けている。さらに、ここでは、点F1,F2で定まるインダクタンスと、点F1,F2の間隔Wで定まる容量とで、3GHzの共振点が発生するよう、放射部81から延びる放射部83の形状を変化させている。具体的には、放射部83の先端部の幅を、根元(放射部81側の端部)の幅よりも狭くし、点F1,F2の間隔Wを調整することにより、3GHzの共振点を生成している。なお、図5において、点C1を基準とする、点D1,E1,F1までのそれぞれの長さと、点C2を基準とする、点D2,E2,F2までのそれぞれの長さとは等しくなっている。   Specifically, in this embodiment, the radiation extending from the distal end portion of the radiating portion 81 so that a resonance point of 4 GHz is generated by the inductance determined by the points E1 and E2 and the capacitance determined by the interval W between the points E1 and E2. A portion 83 (pattern) is provided. Further, here, the shape of the radiating portion 83 extending from the radiating portion 81 is changed so that a resonance point of 3 GHz is generated by the inductance determined by the points F1 and F2 and the capacitance determined by the interval W between the points F1 and F2. Yes. Specifically, the width of the distal end portion of the radiating portion 83 is made narrower than the width of the root (end portion on the radiating portion 81 side), and the interval W between the points F1 and F2 is adjusted to set the resonance point of 3 GHz. Is generated. In FIG. 5, the lengths up to the points D1, E1, and F1 with respect to the point C1 are equal to the lengths up to the points D2, E2, and F2 with respect to the point C2. .

−−−アンテナ15のシミュレーション結果−−−
図6は、アンテナ15の表面に流れる5GHzの電流の大きさを示す図である。なお、図6では、図2と同様に、5GHzの電流の大きさの計算結果を、模様(色及びハッチング)で表現している。したがって、同じ値の電流が流れている場所では、模様が同じになる。ここで、図2で示したアンテナ10の場合と比較すると、アンテナ15では、全体的にハッチングが付された領域や、濃い色を示す領域が少なく、模様のムラが少ない。つまり、アンテナ10と比較すると、アンテナ15では、表面に流れる電流値のバラツキが少なくなっている。
--- Simulation result of antenna 15 ---
FIG. 6 is a diagram illustrating the magnitude of a 5 GHz current flowing on the surface of the antenna 15. In FIG. 6, as in FIG. 2, the calculation result of the magnitude of the current of 5 GHz is represented by a pattern (color and hatching). Therefore, the pattern is the same where the same value of current flows. Here, as compared with the antenna 10 shown in FIG. 2, the antenna 15 has fewer hatched areas or darker areas as a whole, and less pattern unevenness. That is, as compared with the antenna 10, the antenna 15 has less variation in the value of the current flowing on the surface.

図7は、アンテナ15のy−z面における放射特性を示す図である。図7では、アンテナ15が、5GHz,5.5GHz,6GHzと3つの異なる周波数の電波を放射する際の放射特性が示されている。アンテナ15からの電波の強度は、90°,270°において、若干低下しているが、全角度において略一定となっている。このため、図3で示したアンテナ10の放射特性と比較すると、アンテナ15は、特に、90°、270°の放射特性が改善しており、良好な放射特性を有している。   FIG. 7 is a diagram illustrating the radiation characteristics of the antenna 15 in the yz plane. FIG. 7 shows radiation characteristics when the antenna 15 radiates radio waves having three different frequencies of 5 GHz, 5.5 GHz, and 6 GHz. The intensity of the radio wave from the antenna 15 is slightly reduced at 90 ° and 270 °, but is substantially constant at all angles. Therefore, compared with the radiation characteristic of the antenna 10 shown in FIG. 3, the antenna 15 has particularly improved radiation characteristics of 90 ° and 270 °, and has good radiation characteristics.

図8は、アンテナ15の放射利得とVSWRを示す図である。なお、図8においては、実線で示すアンテナ15の放射利得に、点線で示すアンテナ10の放射利得も加えている。アンテナ10は、5.4GHz付近で放射利得が低下していたが、アンテナ15は、5〜6GHzの帯域において、放射利得が改善している。また、アンテナ15のVSWRの値は、5〜6GHzの帯域において、2以下となっている。   FIG. 8 is a diagram showing the radiation gain and VSWR of the antenna 15. In FIG. 8, the radiation gain of the antenna 10 indicated by the dotted line is added to the radiation gain of the antenna 15 indicated by the solid line. Although the antenna 10 has a reduced radiation gain in the vicinity of 5.4 GHz, the antenna 15 has an improved radiation gain in the band of 5 to 6 GHz. Further, the value of VSWR of the antenna 15 is 2 or less in the band of 5 to 6 GHz.

−−−まとめ−−−
以上、本実施形態のアンテナ15について説明した。ここで、アンテナ10において、放射素子21,22の間隔を広げ、放射素子21,22で形成される容量を増加させるには、例えば、辺30を伸ばし、辺36,37と、辺30とを大きく離す必要がある。しかし、このような場合、放射素子21,22の面積が大きくなる。一方、アンテナ15では、放射素子26の二股状に分かれた放射部61,62のそれぞれに対応して、放射素子27に、放射部81,82が設けられている。そして、放射部81,82は、先端に向かうにつれて、それぞれの放射部81,82と、放射素子26との間隔が徐々に広くなる形状をしている。このようなアンテナ15は、例えばアンテナ10と比較すると、面積を小さくすることができる。さらに、アンテナ15は、広い帯域において良好なVSWRを得つつ、放射利得の低下を防ぐことができる。
---- Summary ---
The antenna 15 of this embodiment has been described above. Here, in the antenna 10, in order to increase the distance between the radiating elements 21 and 22 and increase the capacitance formed by the radiating elements 21 and 22, for example, the side 30 is extended, and the sides 36 and 37 and the side 30 are It needs to be separated greatly. However, in such a case, the areas of the radiating elements 21 and 22 are increased. On the other hand, in the antenna 15, radiating portions 81 and 82 are provided in the radiating element 27 corresponding to the radiating portions 61 and 62 that are divided into two forks of the radiating element 26. And the radiation | emission part 81,82 is carrying out the shape where the space | interval of each radiation | emission part 81,82 and the radiation | emission element 26 becomes wide gradually as it goes to a front-end | tip. Such an antenna 15 can have a smaller area than the antenna 10, for example. Furthermore, the antenna 15 can prevent a decrease in radiation gain while obtaining a good VSWR in a wide band.

また、アンテナ15の放射部81からは、放射素子26,27の間隔Wを狭くする放射部83が形成されている。これにより、例えば、仕様帯域(例えば、5〜6GHz)より低い周波数(例えば、4GHz)において、共振点を生成することができる。この結果、アンテナ15では、広い帯域において、放射利得の低下を防ぐことができる。   Further, a radiating portion 83 is formed from the radiating portion 81 of the antenna 15 to narrow the interval W between the radiating elements 26 and 27. Thereby, for example, a resonance point can be generated at a frequency (for example, 4 GHz) lower than a specification band (for example, 5 to 6 GHz). As a result, the antenna 15 can prevent a decrease in radiation gain in a wide band.

また、放射部83では、先端部の幅が、放射部81側の端部の幅よりも狭くなっている。これにより、例えば、仕様帯域(例えば、5〜6GHz)より、かなり低い周波数(例えば、3GHz)において、共振点を生成することができる。この結果、例えば、図8に示すように、アンテナ15では、広い帯域において、放射利得の低下を防ぐことができる。   Moreover, in the radiation | emission part 83, the width | variety of the front-end | tip part is narrower than the width | variety of the edge part by the side of the radiation | emission part 81. FIG. Thereby, for example, a resonance point can be generated at a considerably lower frequency (for example, 3 GHz) than a specification band (for example, 5 to 6 GHz). As a result, for example, as shown in FIG. 8, the antenna 15 can prevent a decrease in radiation gain in a wide band.

また、放射素子26には、放射部61の端部から、放射素子27とは反対側に延びる放射部63が設けられている。これにより、放射素子26のインピーダンス(放射部81,83に対応するパターンのインピーダンス)を増加させることができる。このため、このようなパターンを更に形成することにより、広い帯域において良好なVSWRを得ることができる。   The radiating element 26 is provided with a radiating portion 63 that extends from the end of the radiating portion 61 to the opposite side of the radiating element 27. Thereby, the impedance (the impedance of the pattern corresponding to the radiation parts 81 and 83) of the radiation element 26 can be increased. Therefore, by further forming such a pattern, a good VSWR can be obtained in a wide band.

また、アンテナ15では、接続部60の先端の辺70と、接続部60に対向する辺90とが、略平行になっている。このため、アンテナ15では、放射素子26,27のインピーダンスの急激な変化を抑制することができる。   Further, in the antenna 15, the side 70 at the tip of the connection part 60 and the side 90 facing the connection part 60 are substantially parallel. For this reason, the antenna 15 can suppress a rapid change in impedance of the radiating elements 26 and 27.

なお、本実施形態で所定のパターンの「先端部」とは、所定のパターンの一番さきの部分のみならず、所定のパターンの一番さきから、例えば、所定のパターンの形状の中心付近の部分まで含む広い範囲であっても良い。   In this embodiment, the “tip portion” of the predetermined pattern is not only the first part of the predetermined pattern, but also from the first part of the predetermined pattern, for example, near the center of the shape of the predetermined pattern. A wide range including a part may be sufficient.

なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。   In addition, the said Example is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.

例えば、アンテナ15で、3GHzの共振点を生成する必要がない場合、放射部83は、E2点より延ばす必要はない。   For example, when it is not necessary to generate a resonance point of 3 GHz with the antenna 15, the radiating unit 83 does not need to extend beyond the point E2.

例えば、放射部63は、4GHzにおける共振点を生成する際のインダクタンスの調整に用いられる。しかしながら、4GHzの共振点を生成する必要がない場合は、放射部63を設ける必要はない。   For example, the radiating unit 63 is used for adjusting the inductance when generating a resonance point at 4 GHz. However, when it is not necessary to generate a resonance point of 4 GHz, it is not necessary to provide the radiating unit 63.

10,15 アンテナ
20,25 アンテナ基板
21,22,26,27 放射素子
30,35〜37,70〜74,90〜92 辺
40 凸部
60,80 接続部
61〜63,80〜83 放射部
100 箇所
200,210,220 領域
P1,P2,Q1,Q2 給電点
10, 15 Antenna 20, 25 Antenna substrate 21, 22, 26, 27 Radiating element 30, 35-37, 70-74, 90-92 Side 40 Convex part 60, 80 Connection part 61-63, 80-83 Radiation part 100 Location 200, 210, 220 Region P1, P2, Q1, Q2 Feeding point

Claims (5)

内側導体及び外側導体を含む信号線の前記内側導体が接続される第1接続部と、前記第1接続部から二股状に延びる第1及び第2放射部を有する第1放射素子と、
前記外側導体が接続される第2接続部と、前記第1放射部側に形成され、前記第2接続部から延びる第3放射部と、前記第2放射部側に形成され、前記第2接続部から延びる第4放射部と、を有する第2放射素子と、
を備え、
前記第3放射部は先端部に向かうにつれて、前記第1放射部側の前記第1放射素子と前記第3放射部側の第2放射素子との第1間隔が広くなる形状を有し、
前記第4放射部は先端部に向かうにつれて、前記第2放射部側の前記第1放射素子と前記第4放射部側の第2放射素子の第2間隔が広くなる形状を有していること、
を特徴とするダイポールアンテナ。
A first radiating element having a first connecting portion to which the inner conductor of a signal line including an inner conductor and an outer conductor is connected, and first and second radiating portions extending in a bifurcated manner from the first connecting portion;
A second connecting portion to which the outer conductor is connected; a third radiating portion formed on the first radiating portion side; and extending from the second connecting portion; and formed on the second radiating portion side; A second radiating element having a fourth radiating portion extending from the portion;
With
The third radiating portion has a shape in which a first interval between the first radiating element on the first radiating portion side and the second radiating element on the third radiating portion side becomes wider toward the distal end portion,
The fourth radiating portion has a shape in which a second interval between the first radiating element on the second radiating portion side and the second radiating element on the fourth radiating portion side becomes wider toward the distal end portion. ,
Dipole antenna characterized by.
請求項1に記載のダイポールアンテナであって、
前記第2放射素子は、前記第3放射部の先端部から延びて、延びる方向にいくにつれて前記第1間隔を狭くする第5放射部を更に有すること、
を特徴とするダイポールアンテナ。
The dipole antenna according to claim 1,
The second radiating element further includes a fifth radiating portion extending from a tip portion of the third radiating portion and narrowing the first interval in the extending direction;
Dipole antenna characterized by.
請求項2に記載のダイポールアンテナであって、
前記第5放射部は、先端部の幅が前記第3放射部側の端部の幅よりも狭い形状を有していること、
を特徴とするダイポールアンテナ。
The dipole antenna according to claim 2,
The fifth radiating portion has a shape in which the width of the tip portion is narrower than the width of the end portion on the third radiating portion side,
Dipole antenna characterized by.
請求項1〜請求項3の何れか一項に記載のダイポールアンテナであって、
前記第1放射部の端部から、前記第2放射素子とは反対側に延びる第6放射部を更に含むこと、
を特徴とするダイポールアンテナ。
The dipole antenna according to any one of claims 1 to 3,
A sixth radiating portion extending from the end of the first radiating portion to the opposite side of the second radiating element;
Dipole antenna characterized by.
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載のダイポールアンテナであって、
前記第1接続部において前記第2接続部に対向する第1辺と、前記第2接続部において前記第1接続部に対向する第2辺とは、略平行であること、
を特徴とするダイポールアンテナ。
The dipole antenna according to any one of claims 1 to 4,
A first side facing the second connection part in the first connection part and a second side facing the first connection part in the second connection part are substantially parallel;
Dipole antenna characterized by.
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