JPH11214917A - 多周波アンテナ - Google Patents

多周波アンテナ

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JPH11214917A
JPH11214917A JP10013704A JP1370498A JPH11214917A JP H11214917 A JPH11214917 A JP H11214917A JP 10013704 A JP10013704 A JP 10013704A JP 1370498 A JP1370498 A JP 1370498A JP H11214917 A JPH11214917 A JP H11214917A
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conductor plate
dielectric
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  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単周波数の平面アンテナに比べて、実装面
積、実装体積の増大を必要としない多周波アンテナを提
供する。 【解決手段】 接地板101上には、予め定めた距離を
隔てて導体板102が配置され、接地板101と導体板
102を接続するための短絡板103、導体板102に
給電するための給電線104、及び接地板101と導体
板102との間隙を充填する誘電体105が設けられ
る。そして、導体板102上に高次モードの共振周波数
を制御する手段としての切欠き部106が配置される。
この構成により、導体板102はL1の長さが約λ1g
4となる周波数f1と、L3の長さが約3λ3g/4となる
周波数f3で共振する多周波アンテナが実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として携帯電話
などの小型、薄型の無線端末の内蔵アンテナとして利用
されている小形平面アンテナを、2つ以上のシステムに
適用できるようにした多周波アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】短絡板を有する平面アンテナは、携帯電
話に代表される小型、薄型の無線端末の内蔵アンテナと
して、優れた特性を有している。この平面アンテナを用
いて、2つ以上のシステムに適用できるように、異なる
周波数帯域を共に送受信可能な多周波アンテナを構成し
ようとする場合、図14、図15に示すような構成が知
られている。
【0003】図14に示した構成は、それぞれ異なった
共振周波数を有する平面アンテナを共平面上に隣接して
構成した例である。この構成の場合、2つの平面アンテ
ナを実装する面積が大きくなるという問題がある。
【0004】また、図15に示した構成は、それぞれ異
なった共振周波数を有する平面アンテナを上下に積み重
ねて構成した例であるが、この構成の場合、2つの平面
アンテナを実装する部分の高さ、体積が大きくなるとい
う問題がある。
【0005】このように、従来平面アンテナを用いて多
周波化を図ろうとした場合、実装面積、実装体積が大き
くなるといった問題があり、無線端末の軽薄短小化を妨
げる要因となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来、平
面アンテナを用いた多周波アンテナの構成においては、
単周波数の平面アンテナに比べて、実装面積、実装体積
が大きくなるといった問題点があった。
【0007】本発明は、上記のような従来技術の欠点を
解決し、単周波数の平面アンテナに比べて、実装面積、
実装体積の増大を必要としない多周波アンテナを提供す
ることを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る多周波アン
テナは、接地板から所定の距離を隔てて配置された導体
板と、接地板と導体板とを接統するための短絡板と、導
体板に給電するための給電手段と、接地板と導体板との
間隙を充填する誘電体と、導体板上に配置された少なく
とも1つの高次モードの共振周波数を制御する手段とを
具備したことを特徴とする。
【0009】このような構成とすることにより、一般的
に用いられている単周波平面アンテナに比べて、実装面
積、実装体積を共に増大することなく、小型且つ薄型の
多周波アンテナを実現することが可能となる。ここで、
高次モードの共振周波数を制御する手段を、短絡板から
距離
【0010】
【数2】 (但し、nは奇数次モードの次数(n=3、5、7、
…)、cは光速、fnは第n次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率(εrは1以上))の正整数倍の位
置に、少なくとも1つ配置するように構成することがで
きる。
【0011】また、高次モードの共振周波数を制御する
手段は、導体板上に形成された切欠き部からなるものと
することもできる。更に、接地板と導体板との間の距離
は、場所により変化させることもできる。更にまた、誘
電体の比誘電率は、場所により変化させることもでき
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について詳細に説明する。本発明の実施形態を
説明するにあたって、まず短絡板付平面アンテナの共振
周波数について説明する。
【0013】図16は、短絡板付平面アンテナの一般的
な構成を示している。接地された導体板即ち接地板16
01上に、放射導体となる導体板1602が設置され、
この導体板1602は短絡板1603によって接地板1
601に接続され、給電線1604は図示しない送受信
回路に接統されている。導体板1602は、図中L1
長さが約λg/4(λgは実効波長)となる周波数で共振
することが知られている。
【0014】本発明の実施形態に係る多周波アンテナ
は、図16に示した短絡板付平面アンテナの導体板16
02上に、少なくとも一つ以上の高次モードの共振周波
数を制御する手段を配置した構成である。このように構
成することにより、短絡板付平面アンテナの高次モード
の共振周波数を調整することができ、主モードと高次モ
ードを利用した多周波化を図ることができるので、一般
的に用いられている単周波平面アンテナに比べて、実装
面積、実装体積を共に増大することなく、多周波アンテ
ナを実現することが可能となる。
【0015】(第1の実施形態)本発明に係る多周波ア
ンテナの第1の実施形態について説明する。第1の実施
形態の概略構成を図1に示す。
【0016】同図において、接地板101上には、前述
の如く予め定めた距離を隔てて導体板102が配置さ
れ、また、接地板101と導体板102を接続するため
の短絡板103と、導体板102に給電するための給電
線104と、接地板101と導体板102との間隙を充
填する誘電体105とが配置され、導体板102上に高
次モードの共振周波数を制御する手段としての切欠き部
106が配置されている。
【0017】このように構成することにより、導体板1
02は図中L1の長さが約λ1g/4(λ1gは主モードの
実効波長)となる周波数f1で共振し、また同時に、図
中切欠き部106の周囲で曲げられた図示のようなL3
の長さが約3λ3g/4(λ3gは3次モードの実効波長)
となる周波数f3で共振する。即ち、高次モードの共振
周波数を制御する手段として切欠き部106を配置し、
切欠き部106の周囲長を変えることによりL1、L3
長さが変わるので、その周囲長を適当に選ぶことによ
り、主モード並びに高次モードの共振周波数を調節する
ことが可能である。
【0018】実装面積の上では、周波数f1で共振する
アンテナを実現するために必要な実装面積と同等であ
り、実装高さ(体積)の上でも周波数f1で共振するア
ンテナを実現するために必要な実装高さ(体積)と同等
であるので、図14、図15で示した従来の多周波アン
テナに比べて小型、薄型化を実現している。即ち、従来
一義的に決まっていた高次モードの共振周波数を、高次
モードの共振周波数を制御する手段である切欠き部10
6の長さを適当に選ぶことで調整し、高次モードを利用
した多周波アンテナである。図2は、この第1の実施形
態の多周波アンテナを動作させた場合の主モード、3次
モードの共振特性を示している。
【0019】(第2の実施形態)本発明に係る多周波ア
ンテナの第2の実施形態について、図3、及び図4を用
いて説明する。
【0020】まず、図3(a)において、接地板301
上には、前述の如く予め定めた距離を隔てて導体板30
2が配置され、また、接地板301と導体板302を接
続するための短絡板303と、導体板302に給電する
ための給電線304と、接地板301と導体板302と
の間隙を充填する誘電体305が配置され、短絡板30
3から距離
【0021】
【数3】 (但し、nは奇数次モードの次数(n=3、5、7、
…)、cは光速、fnは第n次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率(εrは1以上))の正整数倍の位
置に一つまたは複数の高次モードの共振周波数を制御す
る手段である切欠き部306が配置されている。即ち、
図3(a)は、主モードと3次モードによる多周波アン
テナを示しており、短絡板303から距離
【0022】
【数4】 の位置に切欠き部306が配置されている。
【0023】このように構成することにより、導体板3
02は図中L1の長さが約λ1g/4(λ1gは主モードの
実効波長)となる周波数f1で共振し、また同時に、図
中L3の長さが約3λ3g/4(λ3gは3次モードの実効
波長)となる周波数f3で共振する。
【0024】同図(b)は、切欠き部306を設けない
場合の導体板302の長さ方向xの電圧分布Eを示した
ものであるが、この特性曲線から分かるように、短絡板
303から距離
【0025】
【数5】 の位置で電圧が零、即ち電流が最大となっている。そし
て、高次モードの共振周波数を制御する手段である切欠
き部306は、切欠き部306が無い短絡板付平面アン
テナにおける3次モードの電流が最大となる位置に配置
されているので、切欠き部306の周囲長を適当に選ぶ
ことにより、主に第2の共振周波数f3を容易に調節す
ることができる。
【0026】次に、図4(a)は主モードと5次モード
による多周波アンテナの慨略構成を、また同図(b)は
その電圧分布を示している。同図(a)において、接地
板401上には、前述の如く予め定めた距離を隔てて導
体板402が配置され、また、接地板401と導体板4
02とを接続するための短絡板403と、導体板402
に給電するための給電線404と、接地板401と導体
板402との間隙を充填する誘電405が配置され、短
絡板403から距離
【0027】
【数6】 の位置と、距離
【0028】
【数7】 の位置に、高次モードの共振周波数を制御する手段であ
る切欠き部406、407がそれぞれ配置されている。
【0029】(第3の実施形態)本発明に係る多周波ア
ンテナの第3の実施形態について説明する。第3の実施
形態の概略構成を図5に示す。
【0030】同図において、接地板501上には、前述
の如く予め定めた距離を隔てて導体502が配置され、
また、接地板501と導体板502を接続するための短
絡板503と、導体板502に給電するための給電線5
04と、接地板501と導体板502との間隙を充填す
る誘電体505が配置され、短絡板503から距離
【0031】
【数8】 (但し、nは奇数次モードの次数(n=3、5、7、
…)、cは光速、fnは第n次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率(εrは1以上))の正整数倍の位
置に導体板502の端面に接し、一つまたは複数の高次
モードの共振周波数を制御する手段である切欠き部50
6が配置されている。即ち、同図は、主モードと3次モ
ードによる多周波アンテナを示しており、短絡板503
から距離
【0032】
【数9】 の位置に、導体板502の端面に接し、高次モードの共
振周波数を制御する手段である切欠き部506が配置さ
れている。
【0033】このように構成することによっても、多周
波アンテナを実現することができる。また、導体板50
2の端面に接して切欠き部506を形成することによ
り、製造が簡単となる場合もある。
【0034】(第4の実施形態)本発明に係る多周波ア
ンテナの第4の実施形態について説明する、第4の実施
形態の概略構成を図6に示す。
【0035】同図において、接地板601上には、一定
でない距離を隔てて導体602が配置され、また、接地
板601と導体板602を接統するための短絡板603
と、導体板602に給電するための給電線604と、接
地板601と導体板602との間隙を充填する誘電体6
05が配置され、短絡板603から距離
【0036】
【数10】 (但し、nは奇数次モードの次数(n=3、5、7、
…)、cは光速、fnは第n次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率(εrは1以上))の正整数倍の位
置に導体板の端面に接し、一つまたは複数の高次モード
の共振周波数を制御する手段である切欠き部606が配
置されている。即ち、同図は、主モードと3次モードに
よる多周波アンテナを示しており、短絡板603から距
【0037】
【数11】 の位置に高次モードの共振周波数を制御する手段である
切欠き部606が配置されている。
【0038】接地板601と導体板602との間の距離
(誘電体605の厚さ)を変えることにより、容量が変
わるので共振周波数、帯域幅、入カインピーダンス等が
変わる。即ち、誘電体605の厚さを薄くすると、共振
周波数が下がり、帯域幅が狭くなり、入カインピーダン
スが下がる。誘電体605の厚さを厚くするとその逆と
なる。従って、このように接地板601と導体板602
との距離を継続的或いは段階的に変化させることで、共
振周波数、帯域幅、入カインピーダンス等を微調整する
ことができる。
【0039】(第5の実施形態)本発明に係る多周波ア
ンテナの第5の実施形態について説明する。第5の実施
形態の概略構成を図7に示す。
【0040】同図において、接地板701上には、前述
の如く予め定めた距確を隔てて導体702が配置され、
また、接地板701と導体板702を接統するための短
絡板703と、導体板702に給電するための給電線7
04と、接地板701と導体板702との間隙を充填す
る2種の誘電体705、707が配置され、短絡板70
3から距離
【0041】
【数12】 (但し、nは奇数次モードの次数(n=3、5、7、
…)、cは光速、fnは第n次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率(εrは1以上))の正整数倍の位
置に導体板の端面に接し、一つまたは複数の高次モード
の共振周波数を制御する手段である切欠き部706が配
置されている。即ち、同図は、主モードと3次モードに
よる多周波アンテナを示しており、短絡板703から距
【0042】
【数13】 の位置に高次モードの共振周波数を制御する手段である
切欠き部706が配置されている。
【0043】誘電体705、707の比誘電率εrを変
化させることで、共振周波数、帯域幅、入カインピーダ
ンス等が変わる。即ち、誘電体705、707の比誘電
率εrを小さくすると、共振周波数が下がり、帯域幅が
狭くなり、入カインピーダンスが下がる。誘電体70
5、707の比誘電率εrを大きくするとその逆とな
る。従って、このように誘電体705、707の比誘電
率εrを継続的或いは段階的に変化させることで、共振
周波数、帯域幅、入カインピーダンス等を微調整するこ
とができる。特に、切欠き部706付近の誘電体707
の比誘電率εrを変えることにより、共振周波数f3を、
より効果的に調整することができる。
【0044】(第6の実施形態)本発明に係る多周波ア
ンテナの第6の実施形態について説明する。第6の実施
形態の概略構成を図8に示す。同図において、接地板8
01上には、前述の如く予め定めた距離を隔てて導体板
802が配置され、また、接地板801と導体板802
を接続するための短絡板803と、導体板802に給電
するための同軸型の給電手段である同軸線路804と、
接地板801と導体板802との間隙を充填する誘電体
805が配置され、短絡板803から距離
【0045】
【数14】 (但し、nは奇数次モードの次数(n=3、5、7、
…)、cは光速、fnは第n次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率(εrは1以上))の正整数倍の位
置に導体板の端面に接し、一つまたは複数の高次モード
の共振周波数を制御する手段である切欠き部806が配
置されている。即ち、同図は、主モードと3次モードに
よる多周波アンテナを示しており、短絡板803から距
【0046】
【数15】 の位置に高次モードの共振周波数を制御する手段である
切欠き部806が配置されている。
【0047】ここで、同軸線路804の外皮導体は接地
板801に、また中心導体は導体板802に接続されて
いる。このように本発明の多周波アンテナは、従来の平
面アンテナと同様に、同軸線路804により容易に給電
することができる。
【0048】(第7の実施形態)本発明に係る多周波ア
ンテナの第7の実施形態について説明する。第7の実施
形態の概略構成を図9に示す。
【0049】同図において、接地板901上には、前述
の如く予め定めた距離を隔てて導体板902が配置さ
れ、また、接地板901と導体板902を接続するため
の短絡板903と、導体板902に設けられ、電磁結合
により給電するためのコプレーナ線路904と、接地板
901と導体板902との間隙を充填する誘電体905
が配置され、短絡板903から距離
【0050】
【数16】 (但し、nは奇数次モードの次数(n=3、5、7、
…)、cは光速、fnは第n次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率(εrは1以上))の正整数倍の位
置に導体板の端面に接し、一つまたは複数の高次モード
の共振周波数を制御する手段である切欠き部906が配
置されている。即ち、同図は、主モードと3次モードに
よる多周波アンテナを示しており、短絡板903から距
【0051】
【数17】 の位置に高次モードの共振周波数を制御する手段である
切欠き部906が配置されている。
【0052】このように本発明の多周波アンテナは、従
来の平面アンテナと同様に、コプレーナ線路904、ま
たは、マイクロストリップ線路、ストリップ線路等を用
いて電磁結合により容易に給電することができる。
【0053】(第8の実施形態)本発明に係る多周波ア
ンテナの第8の実施形態について説明する。第8の実施
形態の概略橘成を図10に示す。
【0054】同図において、接地板1001上には、前
述の如く予め定めた距離を隔てて導体板1002が配置
され、また、接地板1001と導体板1002を接続す
るための短絡板1003と、導体板1002と同じ平面
に設けられた共平面型で給電するためのマイクロストリ
ップ線路1004と、接地板1001と導体板1002
との間隙を充填する誘電体1005が配置され、短絡板
1003から距離
【0055】
【数18】 (但し、nは奇数次モードの次数(n=3、5、7、
…)、cは光速、fnは第n次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率(εrは1以上))の正整数倍の位
置に導体板の端面に接し、一つまたは複数の高次モード
の共振周波数を制御する手段である切欠き部1006が
配置されている。即ち、同図は、主モードと3次モード
による多周波アンテナを示しており、短絡板1003か
ら距離
【0056】
【数19】 の位置に高次モードの共振周波数を制御する手段である
切欠き部1006が配置されている。
【0057】このように本発明の多周波アンテナは、従
来の平面アンテナと同様に、導体板1002と同一平面
に配置されたマイクロストリップ線路1004等により
容易に給電することができる。
【0058】(第9、10、及び第11の実施形態)本
発明に係る多周波アンテナの第9、第10、及び第11
の実施形態について説明する。
【0059】第9の実施形態の概略構成を図11、第1
0の実施形態の概略構成を図12に、また第11の実施
形態の概略構成を図13に示す。これら第9、10、及
び第11の実施形態は、導体板1102、1202、1
302の形状を、それぞれ矩形、円形、及び楕円形とし
たものである。このように導体板の形状を調節すること
により、共振周波数、入カインピーダンス等を容易に調
節することができる。
【0060】尚、前記給電手段の位置、短絡板の位置、
短絡板の長さは任意に調整でき、これによって、共振周
波数、入カインピーダンス等を容易に調節することがで
きる。
【0061】
【発明の効果】本発明によれば、一般的に用いられてい
る単周波平面アンテナに比べて、実装面積、実装体積を
共に増大することなく、小型、薄型の多周波アンテナを
容易に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る多周波アンテナの第1の実施形
態の慨略構成を示す斜視図。
【図2】 本発明に係る多周波アンテナの第1の実施形
態における共振特性を示す図。
【図3】 本発明に係る多周波アンテナの第2の実施形
態(主モードと3次モードの場合)の慨略構成を示す斜
視図、及びその電圧分布を説明するための図。
【図4】 本発明に係る多周波アンテナの第2の実施形
態(主モードと5次モードの場合)の慨略構成を示す斜
視図、及びその電圧分布を説明するための図。
【図5】 本発明に係る多周波アンテナの第3の実施形
態の慨略構成を示す斜視図。
【図6】 本発明に係る多周波アンテナの第4の実施形
態の慨略構成を示す斜視図。
【図7】 本発明に係る多周波アンテナの第5の実施形
態の慨略構成を示す斜視図。
【図8】 本発明に係る多周波アンテナの第6の実施形
態の慨略構成を示す斜視図。
【図9】 本発明に係る多周波アンテナの第7の実施形
態の慨略構成を示す斜視図。
【図10】 本発明に係る多周波アンテナの第8の実施
形態の慨略構成を示す斜視図。
【図11】 本発明に係る多周波アンテナの第9の実施
形態における主要部の慨略構成を示す平面図。
【図12】 本発明に係る多周波アンテナの第10の実
施形態における主要部の慨略構成を示す平面図。
【図13】 本発明に係る多周波アンテナの第11の実
施形態における主要部の慨略構成を示す平面図。
【図14】 従来の多周波アンテナの一例の構成を示す
斜視図。
【図15】 従来の多周波アンテナの他の例の構成を示
す斜視図。
【図16】 短絡板付平面アンテナの一般的な構成を示
す斜視図。
【符号の説明】
101…接地板 102…導体板 103…短絡板 104…給電線 105…誘電体 106…切欠き部 301…接地板 302…導体板 303…短絡板 304…給電線 305…誘電体 306…切欠き部 401…接地板 402…導体板 403…短絡板 404…給電線 405…誘電体 406、407…切欠き部 501…接地板 502…導体板 503…短絡板 504…給電線 505…誘電体 506…切欠き部 601…接地板 602…導体板 603…短絡板 604…給電線 605…誘電体 606…切欠き部 701…接地板 702…導体板 703…短絡板 704…給電線 705、707…誘電体 706…切欠き部 801…接地板 802…導体板 803…短絡板 804…同軸線路 805…誘電体 806…切欠き部 901…接地板 902…導体板 903…短絡板 904…コプレーナ線路 905…誘電体 906…切欠き部 1001…接地板 1002…導体板 1003…短絡板 1004…マイクロストリップ線路 1005…誘電体 1006…切欠き部 1102…導体板 1103…短絡板 1104…給電線 1106…切欠き部 1202…導体板 1203…短絡板 1204…給電線 1206…切欠き部 1302…導体板 1303…短絡板 1304…給電線 1306…切欠き部 1601…接地板 1602…導体板 1603…短絡板 1604…給電線

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】接地板から所定の距離を隔てて配置された
    導体板と、前記接地板と前記導体板とを接統するための
    短絡板と、前記導体板に給電するための給電手段と、前
    記接地板と前記導体板との間隙を充填する誘電体と、前
    記導体板上に配置された少なくとも1つの高次モードの
    共振周波数を制御する手段とを具備したことを特徴とす
    る多周波アンテナ。
  2. 【請求項2】前記高次モードの共振周波数を制御する手
    段を、前記短絡板から距離 【数1】 (但し、nは奇数次モードの次数(n=3、5、7、
    …)、cは光速、fnは第n次モードの共振周波数、εr
    は誘電体の比誘電率(εrは1以上))の正整数倍の位
    置に、少なくとも1つ配置したことを特徴とする請求項
    1に記載の多周波アンテナ。
  3. 【請求項3】前記高次モードの共振周波数を制御する手
    段は、前記導体板上に形成された切欠き部からなること
    を特徴とする請求項1または請求項2に記載の多周波ア
    ンテナ。
  4. 【請求項4】前記接地板と前記導体板との間の距離は、
    場所により変化していることを特徴とする請求項1乃至
    請求項3のいずれかに記載の多周波アンテナ。
  5. 【請求項5】前記誘電体の比誘電率は、場所により変化
    していることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいず
    れかに記載の多周波アンテナ。
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