KR20090115063A

KR20090115063A - 안테나 및 그 안테나를 포함하는 통신 장치

Info

Publication number: KR20090115063A
Application number: KR1020090037168A
Authority: KR
Inventors: 마사오 사쿠마
Original assignee: 후지쯔 마이크로일렉트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2009-11-04
Also published as: JP5163262B2; US8144061B2; TWI411160B; US20090273523A1; TW201004028A; JP2009272685A; KR101099307B1

Abstract

본 발명은 안테나의 방사 소자의 위치를 도체 기판에 대하여 근접시킬 수 있는 안테나와 그 안테나를 포함하는 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

안테나 장치는, 급전부를 갖는 방사 소자와, 급전부에 공급하는 고주파 신호를 생성하는 고주파 신호원을 갖는 도체 기판과 방사 소자 사이에 설치되고 전기적으로 플로팅으로 된 플로팅 도전 부재를 갖는다. 그리고, 방사 소자와 도체 기판 사이의 거리를, 공진 주파수 신호의 파장의 16분의 1 미만 64분의 1 이상, 바람직하게는 상기 파장의 32분의 1 내지 64분의 1로 한다.

Description

안테나 및 그 안테나를 포함하는 통신 장치{ANTENNA AND COMMUNICATION DEVICE HAVING SAME}

본 발명은, 안테나 및 그 안테나를 포함하는 통신 장치에 관한 것이며, 특히 안테나의 방사 소자와 회로 기판과의 거리를 짧게 할 수 있는 안테나 및 그 안테나를 포함하는 통신 장치에 관한 것이다.

무선 LAN 등 무선 통신 속도를 증대하기 위한 전송 기술로서, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 통신 방식이 제안되어 있다. 이 통신 방식에서는, 송신 안테나 및 수신 안테나를 복수 설치하고, 복수의 송신 안테나로부터 동일 주파수 대역의 채널이며 상이한 송신 신호열을 동시에 송신한다. 이와 같이 함으로써, 주파수 대역을 확대하지 않고 전체의 전송 속도를 증가시킬 수 있다. 즉, 주파수 대역을 확대하지 않아도 송신 안테나의 수가 증가한 분만큼 송신 신호열을 증가시킬 수 있고, 주파수의 이용 효율과 무선 전송 속도의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 다이버시티 전송을 행하는 경우는, 수신측에 복수의 수신 안테나를 설치하고, 수신 이득이 높은 안테나를 선택하여 감도가 높은 수신 전력을 수신한다. 이와 같이 함으로써, 상이한 전송로를 통해 전송된 수신 전력 중 높은 쪽을 선택할 수 있다.

MIMO 통신 방식이나 다이버시티 전송 방식에 이용하는 안테나에 대해서는, 특허문헌 1, 2, 비특허문헌 1 등에 기재되어 있다. 특허문헌 1에는, 무선 단말 장치에 복수개의 안테나 소자를 탑재하는 경우에, 급전점으로부터 제1 면 내에서 시작되는 제1 안테나군과 제1 면과 수직인 제2 면 내에서 시작되는 제2 안테나군을 설치하고, 제1, 제2 안테나의 상호 결합의 영향을 적게 한 단말용 멀티 안테나가 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 절결부를 갖는 접지 패턴의 절결부의 양측에 급전부를 갖는 제1, 제2 방사 소자를 설치하고, 방사 소자간의 전자적인 상호 작용을 감소시켜 방사 소자간의 결합도를 저감하며, 복수의 방사 소자의 특성을 분리한 일체형 평판 다소자 안테나가 기재되어 있다.

그리고, 비특허 문헌 1에는, MIMO 통신 방식의 안테나에 있어서, 한 쌍의 방사 소자의 접지 단부끼리를 결합하는 도전체 브릿지를 설치하고, 방사 소자간의 상호 결합을 저감하는 것이 기재되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2007-142878호 공보

[특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2007-13643호 공보

[비특허문헌 1] 「휴대 단말용 L자형 절첩 모노폴 안테나의 소자간 상호 결합 저감에 관한 하나의 검토」방위 대학교 전기전자공학과 Yongho KIM 이토 준 모리시타 히사시, 전자정보통신학회 신학기법, 2008년 3월 27일 오키나와대학에서 발표

종래의 단말용 안테나에서는, 안테나의 방사 소자를 그 방사 소자가 부착되는 도체 기판(회로 기판)에 근접시키면, 방사 소자와 도체 기판이 전자적으로 상호 작용을 서로 미치게 하고, 안테나의 공진 주파수가 원하는 주파수로부터 어긋나며, 반사계수(VSWR: Voltage Standing Wave Ratio)가 상승하여 안테나의 이득이 저하한다. 예컨대 2.4 GHz대의 경우는 λ/16(≒0.125/16≒7.8125 ㎜) 이하에 근접시키는 것은, 상기한 문제로부터 불가능하다. 특히 휴대 단말용에 이용되는 역 F형 안테나나 L자형 안테나는, 비대역폭(중심 주파수에 대한 대역폭)이 6% 정도로 낮고, 공진 주파수가 이동하는 것은 방지해야 한다.

한편으로, 랩톱 퍼스널 컴퓨터에 장착되는 무선 LAN 카드의 경우, 안테나를 카드 케이스 내에 저장하는 것이 바람직하다. 또한, 휴대 전화나 기타 휴대 정보 단말에서도, 안테나와 그것이 부착되는 도체 기판(회로 기판)을 조밀하게 구성하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기와 같이 λ/16 정도까지밖에 방사 소자를 도체 기판에 접근시킬 수 없어, 소형화의 장해로 되어 있다.

그래서, 본 발명의 목적은, 안테나의 방사 소자의 위치를 도체 기판에 대하여 근접시킬 수 있는 안테나와 그 안테나를 갖는 통신 장치를 제공하는 것에 있다.

안테나 장치는, 급전부를 포함하는 방사 소자와, 급전부에 공급하는 고주파 신호를 생성하는 고주파 신호원을 포함하는 도체 기판과 방사 소자 사이에 설치되 고 전기적으로 플로팅으로 된 플로팅 도전 부재를 갖는다. 그리고, 방사 소자와 도체 기판 사이의 거리를, 공진 주파수의 신호, 보다 자세하게는, 공진 주파수 대역의 주파수를 갖는 신호 중 가장 긴 파장의 16분의 1 미만 64분의 1 이상, 바람직하게는 상기 파장의 32분의 1 내지 64분의 1로 한다.

플로팅 도전 부재를 설치함으로써, 방사 소자에의 도전 기판으로부터의 전자적 영향을 차단할 수 있고, 공진 주파수가 어긋나지 않고 안테나의 방사 소자의 위치를 도전 기판에 파장의 1/16 미만으로 근접시키는 것이 가능해진다. 또한, 발명자의 실험에 의하면, 안테나의 반사계수(VSWR)를 저하시켜 이득을 향상시킬 수도 있다.

바람직하게는, 방사 소자와 플로팅 도전 부재 사이에 공기의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 유전체를 설치한다. 방사 소자와 플로팅 도전 부재 사이에 유전체를 설치함으로써, 유전체가 없는 경우에 비해 방사 소자와 플로팅 도전 부재와의 거리를 짧게 할 수 있고, 또한 방사 소자에 접속되는 용량값이 높아지며, 안테나의 비대역폭을 크게 하여 수신 가능한 대역폭을 넓힐 수 있다. 또는 유전율이 공기와 비교하여 높기 때문에 동일한 용량값이면 방사 소자의 면적을 작게 하여 안테나를 소형화할 수 있다.

안테나를 포함하는 송신 장치는, 급전부를 포함하는 방사 소자와, 급전부에 공급하는 고주파 신호를 생성하는 고주파 신호원을 포함하는 도체 기판과, 방사 소자와 도체 기판 사이에 설치되고 전기적으로 플로팅으로 된 플로팅 도전 부재를 갖는다. 그리고, 방사 소자와 도체 기판 사이의 거리를 공진 주파수 신호의 파장의 16분의 1 미만 64분의 1 이상, 바람직하게는 상기 파장의 32분의 1 내지 64분의 1로 한다. 또한, 바람직하게는 방사 소자와 플로팅 도전 부재 사이에 공기의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 도전체를 설치한다.

안테나 장치의 방사 소자와, 방사 소자가 부착되는 도체 기판과의 거리를 짧게 하고, 저자세의 안테나 장치를 제공할 수 있다.

이하, 도면에 따라서 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 단, 본 발명의 기술적 범위는 이들 실시형태에 한정되지 않고, 특허청구범위에 기재된 사항과 그 균등물까지 미치는 것이다.

도 1은, 제1 실시형태에서의 안테나를 갖는 송신 장치의 사시도이다. 또한, 도 2는, 도 1중의 화살표 100의 역방향에서 본 측면도이다. 그리고, 도 3은 도 1의 안테나의 방사 소자(1, 2)의 부분을 분해한 분해사시도이다. 이들 도면을 참조하여, 본 실시형태의 안테나와 그것을 갖는 송신 장치의 구성에 대해서 설명한다.

이 안테나는, 한 쌍의 역 F형 안테나로 구성되고, 동박(銅箔)으로 이루어지는 방사 소자(1)와 그것에 접속되는 세폭(細幅)의 방사 소자(3)로 이루어지는 제1 안테나와, 동박으로 이루어지는 방사 소자(2)와 그것에 접속되는 세폭의 방사 소자(4)로 이루어지는 제2 안테나를 갖는다. 한 쌍의 방사 소자(1, 2)는, 근접하여 배치되고, 절연 재료로 이루어지는 지지 부재(5)에 의해 회로 기판을 구성하는 도체 기판(8)에 부착된다. 즉, 방사 소자(1, 2, 3, 4)는, 도체 기판(8)으로부터 미 리 결정된 높이(H)를 이격한 위치에 배치된다. 세폭의 방사 소자(3, 4)는, 모두 동판 등의 도체 재료로 형성되고, 방사 소자(1, 2)에 각각 접속되어 있다. 또한, 세폭의 방사 소자(3, 4)는 L자형으로 구부러지고, 선단측은 도체 기판(8)의 양변을 따라 연장되며, 그 선단은 개방되어 있다. 방사 소자(1, 3)의 합계 길이, 방사 소자(2, 4)의 합계 길이는 모두, 송수신하는 주파수대 폭의 약 1/4 파장의 전기 길이를 갖는다.

도체 기판(8)은, 회로 기판을 구성하고, 안테나로부터 송신하는 고주파 신호를 생성하는 고주파 신호원(11, 12)을 내장한다. 그리고, 고주파 신호원(11, 12)과 방사 소자(1, 2)의 중앙 위치의 급전점(17, 18)이, 급전선(13, 14)을 통해 접속된다. 도 1, 2, 3에서는 생략하고 있지만, 도 11에서 후술하는 바와 같이, 정확하게는 급전선(13, 14)은 동축 케이블의 내부 도체로 구성된다. 또한, 회로 기판(8) 내의 접지와 방사 소자(1)의 우단의 무급전점(19), 방사 소자(2)의 좌단의 무급전점(20)이, 접지선(무급전선)(15, 16)을 통해 접속된다. 그리고, 동축 케이블의 외부 도체(도시 생략)도 접지에 접속된다. 또한, 도 2에서는, 급전선(13, 14)과 접지선(무급전선)(15, 16)은 생략되어 있다. 회로 기판인 도체 기판(8)의 안테나 배치 위치와는 반대측의 단부에는, 랩톱 퍼스널 컴퓨터에 접속하는 접속 커넥터(9)가 설치되어 있다. 접속 커넥터(9)는, 예컨대 USB 커넥터이다.

도 2의 측면도, 도 3의 분해사시도로부터 명백해지는 바와 같이, 방사 소자(1, 2)와 도체 기판(8) 사이에는, 전기적으로 플로팅으로 된 플로팅 도전 부재(7)가 설치되어 있다. 플로팅 도전 부재(7)는, 예컨대 동박판으로 구성된다. 또한, 플로팅 도전 부재(7)는, 방사 소자(1, 2)에 유전체층(6)을 통해 접착되어 있다. 유전체층(6)은, 예컨대 에폭시 기판으로 구성되고, 그 유전율 ε은 공기의 유전율 ε=1보다 크고, 예컨대 ε=4.8이다.

방사 소자(1, 2)와 도체 기판(8) 사이에 플로팅 도전 부재(7)를 배치함으로써, 방사 소자(1, 2)와 도체 기판(8) 사이에서 전자계를 차단하고, 도체 기판(8)에 의한 방사 소자(1, 2)로의 영향을 억제할 수 있다. 그 결과, 방사 소자(1, 2)를 도체 기판(8)에 근접하여 설치할 수 있고, 저자세의 안테나를 실현할 수 있다.

플로팅 도전 부재(7)를 개재시키지 않고, 방사 소자(1, 2)를 도체 기판(8)에 근접시키면, 예컨대 송수신 신호의 파장을 λ로 한 경우에, 양자간의 거리가 λ/16[2.4 GHz대의 경우는 λ/16(≒7.8125 ㎜)] 미만이 되면, 방사 소자(1, 2)와 도체 기판(8)이 전자적으로 결합하고, 공진 주파수가 어긋나는 것이 확인되어 있다. 또한 발명자의 실험에 의하면, λ/16 미만에 근접시키면, 공진 주파수가 캐리어 주파수로부터 어긋나는 것에 추가로, 반사계수(VSWR)가 높아져 안테나의 이득이 저하되는 것이 확인되어 있다.

그것에 대하여, 플로팅 도전 부재(7)를 설치함으로써, 방사 소자(1, 2)를 도체 기판(8)에 λ/16∼λ/64 정도, 바람직하게는 λ/32∼λ/64 정도 근접하여도, 공진 주파수가 어긋나지 않고, 반사계수(VSWR)가 높아지지도 않는다. 오히려, 플로팅 도전 부재(7)를 설치함으로써, 반사계수(VSWR)를 저하시킬 수 있었다. 단, 방사 소자(1, 2)와 도체 기판(8)과의 거리를 λ/64 미만까지 근접시키면, 재차 반사계수(VSWR)가 상승하는 것이 발명자에게 확인되어 있다.

도 4는, 본 발명자가 행한 실험 결과에 의한 주파수에 대한 반사계수의 데이터이다. 파선이 종래예 모델, 실선이 본 실시형태에 의한 실시예 모델의 데이터이다. 실시예 모델에서는, 도체 기판(8) 위에 절연 재료의 지지 부재(5)에 의해 두께가 18 ㎛의 동박의 방사 소자(1)를 부착하고, 방사 소자(1)에는 두께가 150 ㎛ 정도의 에폭시 재료로 이루어지는 유전체층(6)을 통해 두께가 18 ㎛인 동박의 플로팅 도전 부재(7)를 설치하고 있다. 실험 모델은, 하나의 안테나만 갖는다. 그리고, 방사 소자(1)와 도체 기판(8)과의 거리(H)는 약 3 ㎜이다. 3 ㎜는 2.4 GHz대의 경우의 λ/32(#3.91 ㎜)<3 ㎜<λ/62(# 1.95 ㎜)의 관계가 된다.

한편, 종래예 모델은, 상기한 실시예 모델에서 플로팅 도전 부재(7)와 유전체층(6)이 설치되어 있지 않다. 그리고, 방사 소자(1)와 도체 기판(8)과의 거리(H)는, 약 λ/16(≒7.82 ㎜)이다.

도 4에 도시되는 바와 같이, 종래 모델에서는, 방사 소자(1)와 도체 기판(8)과의 거리(H)를 λ/16 정도로 유지함으로써, 원하는 주파수 2.4 GHz 근방에서 반사계수(VSWR)가 극소값을 취하고, 그 주파수대에서 안테나의 이득을 높일 수 있다. 단, 상기한 거리(H)를 λ/16보다 작게 하면, 반사계수(VSWR)가 높아지고, 반사계수의 최소값의 주파수가 2.4 GHz로부터 크게 어긋나는 것이, 발명자의 실험에 의해 확인되어 있다.

그것에 대하여, 실시예 모델에서는, 방사 소자(1)와 도체 기판(8) 사이에 플로팅 도전 부재(7)를 설치하고 있기 때문에, 방사 소자(1)와 도체 기판(8)과의 거리(H)를 약 3 ㎜에 근접시켜도, 실선으로 도시되어 있고, 원하는 주파수 2.4 GHz 근방에서 반사계수(VSWR)가 최소값을 취하며, 그 주파수로 안테나의 이득을 높게 유지할 수 있다. 즉, 방사 소자(1)를 도체 기판(8)에 근접시켜도 공진 주파수의 어긋남은 생기지 않는다. 또한 실선의 반사계수는, 파선의 종래예 모델보다 낮아져 있는 것이 관찰된다. 즉, 실시예 모델의 안테나의 이득이 종래예 모델보다 높아져 있다.

방사 소자(1)와 플로팅 도전 부재(7) 사이에 유전체층(6)을 설치함으로써, 방사 소자(1)에 형성되는 용량값을 보다 높일 수 있다. 또한, 유전율 ε>1의 유전체층(6)을 설치함으로써, 방사 소자(1)의 면적을 작게 할 수 있다. 또한, 유전체층(6)을 설치함으로써 대역폭을 보다 넓일 수 있다. 안테나 소자 자체에 용량을 부가함으로써 파장을 단축할 수 있기 때문에, 안테나 길이를 짧게 할 수 있다. 또한, 안테나의 길이를 바꾸지 않고, 용량 결합함으로써 대역폭을 넓히는 것은 당업자에 널리 알려져 있는 것이다.

도 1, 2, 3에 도시한 본 실시형태의 안테나는, 한 쌍의 방사 소자(1, 2)의 거리를 예컨대 1 ㎜∼2 ㎜까지 근접시키고 있다. 그리고, 한 쌍의 방사 소자(1, 2)의 무급전점(18, 19) 사이(또는 이들에 근접하는 점 사이)를, 도전 결합 부재(10)로 결합하고 있다. 이 도전 결합 부재(10)로 무급전점(18, 19) 사이를 결합함으로써, 한 쌍의 안테나의 방사 소자간 결합을 저감할 수 있다. 도전 결합 부재(10)는, 도전 재료이면 좋고, 예컨대 동선이다. 이 도전 결합 부재(10)에 의한 소자간 결합의 저감에 대해서는, 전술의 비특허문헌 1에도 유사한 브릿지가 기재되어 있다.

도 5는, 본 실시형태의 안테나의 주파수에 대한 이득 특성을 도시하는 도면이다. 한 쌍의 방사 소자 1과 3, 2와 4를 근접하여 설치함으로써, 실선으로 도시하는 바와 같이, 공진 주파수 f0를 중심 주파수로 하는 주파수대에서 미리 결정된 이득을 얻을 수 있다. 이 근접하는 한 쌍의 안테나의 이득은, 하나의 안테나의 경우의 이득에 비교하면, 한 쌍의 안테나가 전자파적으로 결합한 것에 의해 보다 높아진다.

도 1, 2, 3에 도시하는 본 실시형태의 안테나에서는, 한 쌍의 방사 소자(1, 2)의 접지 공급점(무급전점)(19, 20) 사이를 도전 결합 부재(10)로 결합하고 있다. 이와 같이 방사 소자(1, 2) 사이를 도전 결합 부재(10)로 결합함으로써, 도 5의 파선으로 도시하는 바와 같이, 공진 주파수 fO 근방의 이득이 저하되는 것이, 본 발명자에 의해 확인되었다. 이 파선으로 도시한 이득의 저하에 의해, 한 쌍의 안테나의 특성이, 주파수 fO-fd, fO+fd의 주파수대에서 각각 이득이 높아지는 특성을 얻을 수 있다. 이러한 이득의 주파수 특성은, 한 쌍의 안테나가 2개의 공진 주파수와 주파수 대역을 갖는 것과 등가인 것을 의미하고, MIMO 전송 방식의 안테나로서 유익하다. 즉, 한 쌍의 안테나의 방사 소자간의 결합이 저감되어 있는 것을 의미한다.

MIMO 전송 방식에서는, 송신측에서 한 쌍의 안테나로부터 동일한 캐리어 주파수 f0로 상이한 데이터를 송신한다. 각 안테나로부터 송출되는 송신 신호는, 약간 위상이 상이하여 수신측의 한 쌍의 안테나로 수신된다. 수신된 2개의 신호는 대역폭을 갖고 있기 때문에, 2개의 수신 신호의 주파수대는, 도 5의 2개의 주파수 대의 양쪽과 중복된다. 따라서, 한 쌍의 수신 안테나는, 주파수 f0-fd, f0+fd의 주파수대에서 각각 2개의 수신 신호를 수신할 수 있다. 수신 회로로는, 상기한 위상의 차이를 검출하여 2개의 수신 신호를 분리한다. 또는, 송신 신호가 코드 확산되어 있으면, 코드 역확산에 의해서도 분리할 수 있다.

본 발명자에 의하면, 도전 결합 부재(10)의 길이를 조정함으로써, 도 5의 파선으로 도시한 이득이 저하되는 주파수를 조정할 수 있는 것이 확인되었다. 정성적(定性的)으로는, 도전 결합 부재(10)의 길이를 길게 하면, 이득 저하 주파수가 낮아지고, 도전 결합 부재(10)의 길이를 짧게 하면, 이득 저하 주파수가 높아진다. 따라서, 이득 저하 주파수와 캐리어 주파수 fO가 매칭하도록 도전 결합 부재(10)의 길이가 조정되는 것이 바람직하다. 구체적인 도전 결합 부재(10)의 길이는, 방사 소자의 인덕턴스나 캐패시턴스에 의존하여 조정된다. 도전 결합 부재(1O)의 길이를 조정하는 것은, 등가적으로 방사 소자의 전기 길이를 조정한 것이 된다. 이것은 집중 상수에 의해 조정하는 것도 가능하다.

도 6은, 본 실시형태에서의 안테나를 갖는 송신 장치의 단면도이다. 도 2의 측면도에 대응하고 있다. 도 1, 2, 3에서는, 방사 소자(1, 2)를 절연 재료로 이루어지는 지지 부재(5)로 도체 기판(회로 기판)(8)에 부착하고 있다. 그것에 대하여, 도 6의 예는, 외관이 미리 결정된 두께를 갖는 카드를 구성하는 6면체의 케이스(20) 내에, 회로 기판(8)과 한 쌍의 방사 소자(1, 2), L자 방사 소자(3, 4), 유전체층(6), 플로팅 도전 부재(7), 도전 결합 부재(10)가 수납되어 있다. 따라서, 절연 재료로 형성되는 케이스(20)가, 방사 소자(1, 2)를 회로 기판(8)으로부터 원 하는 높이(H)의 위치에 지지하고 있다. 케이스(20)의 상면 내면에 방사 소자(1∼4)를 부착함으로써, 방사 소자(1, 2)와 회로 기판(8)과의 간격을 H로 할 수 있다. 이 높이(H)는, 전술과 같이, λ/16∼λ/64 또는 λ/32∼λ/64이다.

도 7, 8은, 제2 실시형태에서의 안테나를 갖는 송신 장치의 분해사시도와 단면도이다. 본 실시형태에서는, 플로팅 도전 부재(7)가, 4개의 유전체 재료 부재(26)을 통해 방사 소자(1, 2)에 부착되어 있다. 유전체 재료 부재(26)는, 예컨대 발포 스티롤로 이루어지고, 내부에 공기를 많이 포함하기 때문에 그 유전율 ε는 1에 가까운 값이 된다. 또한, 유전체 재료 부재(26)의 면적은, 방사 소자(1, 2)의 면적, 또는 플로팅 도전 부재(7)의 면적보다 훨씬 작다. 따라서, 방사 소자(1, 2)와 플로팅 도전 부재(7)는 실질적으로 공기층을 통해 이격된다.

또한, 플로팅 도전 부재(7)는, 동일한 유전체 재료 부재(27)를 통해 회로 기판(8)에 부착되어 있다. 즉, 플로팅 도전 부재(7)의 양단에서 한 쌍의 유전체 재료 부재(27)에 의해 회로 기판(8)에 부착된다. 따라서, 유전체 재료 부재(26, 27)의 두께와 플로팅 도전 부재(7)의 두께의 합계값이, 방사 소자(1, 2)와 회로 기판(8)과의 거리가 된다. 이 거리는, 전술과 같이, λ/16∼λ/64 또는 λ/32∼λ/64이다.

상기와 같이, 방사 소자(1, 2)와 플로팅 도전 부재(7) 사이에 유전체층이 형성되어 있지 않아도, 방사 소자(1, 2)의 높이를 낮출 수 있는 것은, 제1 실시형태와 동일하다.

또한, 도 7에서는, 한 쌍의 방사 소자(1, 2) 사이를 결합하는 도전 결합 부 재(10)는 생략되어 있지만, 도 8과 같이, 도 1, 2, 3의 실시형태와 마찬가지로, 방사 소자(1, 2)의 무급전점(19, 20) 사이를 도전 결합 부재(10)로 결합하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 안테나 장치는 도 5에 도시한 한 쌍의 주파수 대역을 갖는다.

도 9는, 제3 실시형태에서의 안테나를 갖는 송신 장치의 사시도이다. 이 실시형태의 안테나는, 도 1, 2, 3의 제1 실시형태에 있어서, 지지 부재(5)를 힌지 구조로 하고 있다. 이 지지 부재(5)의 힌지 구조에 의해, 화살표 200의 방향으로 방사 소자(1, 2)를 회전시켜, 방사 소자(1, 2)의 방향을 도 1의 수평 방향으로부터 수직 방향으로 변경할 수 있다. 이것에 의해, 도 1과 같이 방사 소자(1, 2)가 수평방향으로 배치되어 있는 경우는, 수평 편파의 수신 신호를 주로 수신하고, 도 9와 같이 수직 방향으로 배치되어 있는 경우는, 수직 편파의 수신 신호를 주로 수신할 수 있다. 이 송신 카드가 랩톱 퍼스널 컴퓨터에 장착된 경우, 랩톱 퍼스널 컴퓨터 본체의 위치를 바꾸지 않고, 수평 편파와 수직 편파를 전환하여 수신할 수 있다. 상기 힌지 구조 이외는, 제1 실시형태와 동일하다.

도 10은, 제4 실시형태에서의 안테나를 갖는 송신 장치의 사시도이다. 이 실시형태는, L형 안테나에 적용한 예이다. 도 1의 제1 실시형태는 역 F형 안테나에 적용한 예였다. 그것에 대하여, 도 10의 L형 안테나의 경우는, 회로 기판(8) 내의 고주파 신호원(11, 12)에 접속되어 있는 동축 케이블(33, 34)의 내부 도체(급전선)가, 방사 소자(1, 2)의 급전점(17, 18)에 접속된다. 그리고, 동축 케이블(33, 34)의 외부 도체(무급전선) 사이가, 도전 결합 부재(10)에 의해 직접 접속 된다. 또한, 동축 케이블(33, 34)의 외부 도체는, 회로 기판(8)의 접지에도 접속되어 있다(도시 생략). 그 이외의 구성은, 도 1의 제1 실시형태와 동일하다.

L형 안테나도 역 F형 안테나도, 2.4 GHz 등의 고주파대의 안테나로서 일반적으로 보급되어 있다. 그리고, 어느 타입의 안테나에 본 발명을 적용하여도, 방사 소자(1, 2)와 회로 기판인 도체 기판(8)과의 거리를 짧게 할 수 있다. 또한 도전 결합 소자(10)에 의해 안테나의 방사 소자간 결합을 저감하여, 한 쌍의 주파수 대역을 갖게 할 수 있다.

도 11은, 본 실시형태에서의 역 F형 안테나와 L형 안테나의 접속 상태를 도시하는 도면이다. 도 11에는 각 안테나의 방사 소자(1, 2)에서의 급전점(17, 18)과, 무급전점(19, 20)과, 도전 결합 부재(10)의 접속점과, 고주파 신호원(11, 12)에 접속되는 동축 케이블의 내부 도체와 외부 도체와의 관계를 나타내고 있다.

도 11a의 역 F형 안테나의 경우는, 방사 소자(1, 2)의 중앙부의 급전점(17, 18)에 동축 케이블(13, 14)의 내부 도체(급전선)의 일단이 접속되고, 내부 도체의 타단은 회로 기판 내의 고주파 신호원(11, 12)에 접속된다. 또한, 동축 케이블(13, 14)의 외부 도체는 회로 기판 내의 접지에 접속되어 있다. 그리고, 방사 소자(1, 2)의 세폭 방사 소자(3, 4)와는 반대측의 단부의 무급전점(19, 20)에 무급전선(15, 16)의 일단이 접속되고, 무급전선(15, 16)의 타단은 회로 기판 내의 접지에 접속되어 있다. 또한, 무급전점(19, 20) 사이(또는 그 근방 사이)가 도전 결합 부재(10)로 결합되어 있다.

한편, 도 11b의 L형 안테나의 경우는, 방사 소자(1, 2)의 세폭 방사 소자(3, 4)와는 반대측의 단부의 급전점(17, 18)에 동축 케이블(33, 34)의 내부 도체(급전선)의 일단이 접속되고 내부 도체의 타단은 회로 기판 내의 고주파 신호원(11, 12)에 접속된다. 또한, 동축 케이블(33, 34)의 외부 도체는 회로 기판 내의 접지에 접속되어 있다. 그리고, 동축 케이블(33, 34)의 외부 도체의 사이가 도전 결합 부재(10)로 결합되어 있다.

이상의 실시형태를 정리하면, 다음의 부기와 같다.

(부기 1)

안테나 장치에 있어서,

급전부를 포함하는 방사 소자와,

급전부에 공급하는 고주파 신호를 생성하는 고주파 신호원을 포함하는 도체 기판과 상기 방사 소자와의 사이에 설치되고 전기적으로 플로팅으로 된 플로팅 도전 부재를 포함하는 안테나 장치.

(부기 2)

부기 1에 있어서,

상기 방사 소자와 상기 도체 기판 사이의 거리는, 공진 주파수 신호의 파장의 16분의 1 미만 64분의 1 이상인 안테나 장치.

(부기 3)

부기 2에 있어서,

상기 방사 소자와 상기 도체 기판 사이의 거리는, 공진 주파수 신호의 파장의 32분의 1 내지 64분의 1인 안테나 장치.

(부기 4)

부기 2 또는 부기 3에 있어서,

상기 방사 소자와 상기 플로팅 도전 부재 사이에 공기의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 유전체를 더 포함하는 안테나 장치.

(부기 5)

안테나 장치에 있어서,

급전부를 각각 포함하는 제1 및 제2 방사 소자와,

급전부에 공급하는 고주파 신호를 생성하는 고주파 신호원을 포함하는 도체 기판과 상기 제1 및 제2 방사 소자 사이에 설치되고 전기적으로 플로팅으로 된 플로팅 도전 부재와,

상기 제1 및 제2 방사 소자 사이를 접속하는 도체 접속 부재를 포함하는 안테나 장치.

(부기 6)

부기 5에 있어서,

상기 제1 및 제2 방사 소자와 상기 도체 기판 사이의 거리는, 공진 주파수 신호의 파장의 16분의 1 미만 64분의 1 이상인 안테나 장치.

(부기 7)

부기 6에 있어서,

상기 제1 및 제2 방사 소자와 상기 도체 기판 사이의 거리는, 공진 주파수 신호의 파장의 32분의 1 내지 64분의 1인 안테나 장치.

(부기 8)

부기 6 또는 부기 7에 있어서,

상기 제1 및 제2 방사 소자와 상기 플로팅 도전 부재 사이에 공기의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 유전체를 더 포함하는 안테나 장치.

(부기 9)

안테나를 포함하는 송신 장치에 있어서,

급전부를 포함하는 방사 소자와,

상기 급전부에 공급하는 고주파 신호를 생성하는 고주파 신호원을 포함하는 도체 기판과,

상기 방사 소자와 상기 도체 기판 사이에 설치되고 전기적으로 플로팅으로 된 플로팅 도전 부재를 포함하는 송신 장치.

(부기 10)

부기 9에 있어서,

상기 방사 소자와 상기 도체 기판 사이의 거리는, 공진 주파수 신호의 파장의 16분의 1 미만 64분의 1 이상인 송신 장치.

(부기 11)

부기 10에 있어서,

상기 방사 소자와 상기 도체 기판 사이의 거리는, 공진 주파수 신호의 파장의 32분의 1 내지 64분의 1인 송신 장치.

(부기 12)

부기 10 또는 11에 있어서,

상기 방사 소자와 상기 플로팅 도전 부재 사이에 공기의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 유전체를 더 포함하는 송신 장치.

(부기 13)

안테나를 포함하는 송신 장치에 있어서,

급전부를 각각 포함하는 제1, 제2 방사 소자와,

상기 급전부에 공급하는 고주파 신호를 생성하는 제1 및 제2 고주파 신호원을 포함하는 도체 기판과,

상기 제1 및 제2 방사 소자와 상기 도체 기판 사이에 설치되고 전기적으로 플로팅으로 된 플로팅 도전 부재를 포함하는 송신 장치.

(부기 14)

부기 13에 있어서,

상기 제1 및 제2 방사 소자와 상기 도체 기판 사이의 거리는, 공진 주파수 신호의 파장의 16분의 1 미만 64분의 1 이상인 송신 장치.

(부기 15)

부기 13에 있어서,

상기 제1 및 제2 방사 소자와 상기 도체 기판 사이의 거리는, 공진 주파수 신호의 파장의 32분의 1 내지 64분의 1인 송신 장치.

(부기 16)

부기 14 또는 부기 15에 있어서,

상기 제1 및 제2 방사 소자와 상기 플로팅 도전 부재 사이에 공기의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 유전체를 더 포함하는 송신 장치.

도 1은 제1 실시형태에서의 안테나를 갖는 송신 장치의 사시도.

도 2는 도 1중의 화살표 100의 역방향에서 본 측면도.

도 3은 도 1의 안테나의 방사 소자(1, 2)의 부분을 분해한 분해사시도.

도 4는 본 발명자가 행한 실험 결과에 의한 주파수에 대한 반사계수의 데이터.

도 5는 본 실시형태의 안테나의 주파수에 대한 이득 특성을 도시하는 도면.

도 6은 본 실시형태에서의 안테나를 갖는 송신 장치의 단면도.

도 7은 제2 실시형태에서의 안테나를 갖는 송신 장치의 분해사시도.

도 8은 제2 실시형태에서의 안테나를 갖는 송신 장치의 단면도.

도 9는 제3 실시형태에서의 안테나를 갖는 송신 장치의 사시도.

도 10은 제4 실시형태에서의 안테나를 갖는 송신 장치의 사시도.

도 11은 역 F형 안테나와 L형 안테나의 접속 상태를 도시하는 도면.

<부호의 설명>

1, 2: 방사 소자 3, 4: 세폭(細幅)의 방사 소자

5: 지지 부재 6: 유전체층

7: 플로팅 도전 부재 8: 회로 기판, 도체 기판

9: 커넥터 10: 도전 결합 부재

Claims

안테나 장치에 있어서,

급전부를 포함하는 방사 소자와,

상기 급전부에 공급하는 고주파 신호를 생성하는 고주파 신호원을 포함하는 도체 기판과 상기 방사 소자 사이에 설치되고 전기적으로 플로팅으로 된 플로팅 도전 부재를 포함하는 안테나 장치.
제1항에 있어서,

상기 방사 소자와 상기 도체 기판 사이의 거리는, 공진 주파수 신호의 파장의 16분의 1 미만 64분의 1 이상인 안테나 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 방사 소자와 상기 플로팅 도전 부재 사이에 공기의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 유전체를 더 포함하는 안테나 장치.
안테나 장치에 있어서,

급전부를 각각 포함하는 제1 및 제2 방사 소자와,

상기 급전부에 공급하는 고주파 신호를 생성하는 고주파 신호원을 포함하는 도체 기판과 상기 제1 및 제2 방사 소자 사이에 설치되고 전기적으로 플로팅으로 된 플로팅 도전 부재와,

상기 제1 및 제2 방사 소자 사이를 접속하는 도체 접속 부재를 포함하는 안테나 장치.
안테나를 포함하는 송신 장치에 있어서,

급전부를 포함하는 방사 소자와,

상기 급전부에 공급하는 고주파 신호를 생성하는 고주파 신호원을 포함하는 도체 기판과,

상기 방사 소자와 상기 도체 기판 사이에 설치되고 전기적으로 플로팅으로 된 플로팅 도전 부재를 포함하는 송신 장치.
제5항에 있어서,

상기 방사 소자와 상기 도체 기판 사이의 거리는, 공진 주파수 신호의 파장의 16분의 1 미만 64분의 1 이상인 것인 송신 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서,

상기 방사 소자와 상기 플로팅 도전 부재 사이에 공기의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 도전체를 더 포함하는 송신 장치.
안테나를 포함하는 송신 장치에 있어서,

급전부를 각각 포함하는 제1 및 제2 방사 소자와,

상기 급전부에 공급하는 고주파 신호를 생성하는 제1 및 제2 고주파 신호원을 포함하는 도체 기판과,

상기 제1 및 제2 방사 소자와 상기 도체 기판 사이에 설치되고 전기적으로 플로팅으로 된 플로팅 도전 부재를 포함하는 송신 장치.
제8항에 있어서,

상기 제1 및 제2 방사 소자와 상기 도체 기판 사이의 거리는, 공진 주파수 신호의 파장의 16분의 1 미만 64분의 1 이상인 것인 송신 장치.
제9항에 있어서,

상기 제1 및 제2 방사 소자와 상기 플로팅 도전 부재 사이에 공기의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 유전체를 더 포함하는 송신 장치.