KR20210031992A - 안테나 장치 - Google Patents

Abstract

하나의 안테나 장치로 600MHz ~ 6GHz의 주파수 대역 전체에 연속적으로 정합시킴으로써, 안테나 장치를 전환하는 일 없이, 사용 주파수 대역이 다른 복수 종류의 통신 장치와의 통신을 가능하게 한다. 동제의 원판으로부터 활형 형상 부분을 제거한 형상의 안테나 엘리먼트(30)의 하방에, 제1 절연판(40), 동조판(45)의 용량 결합부(45a), 전파 흡수체(50), 전파 흡수체(50)의 이면측으로 되접어 꺾인 동조판(45)의 접지부(45b), 표면에 금속 도금막이 형성된 동조 도금판(55)이 순서대로 적층되어 있다. 안테나 엘리먼트(30)의 원호 둘레 가장자리부(32)의 일부에 마련된 급전부(33)에 대해서는, 세미리지드의 신호 입력 부재(61)의 중심 도체(64)로부터 급전 된다. 신호 입력 부재(61)의 외부 도체(62)는, 탄성적으로 변형 가능한 도전성 쿠션(80a, 80b)에 의해 협지된다. 접지판(85)은 외부 도체(62)와 도통되어, 접지부(45b)와 동조 도금판(55)을 접지시킨다.

Description

안테나 장치

본 발명은 안테나 장치에 관한 것으로, 특히 제5 세대 이동 통신에서 사용되는 주파수 600MHz ~ 6GHz(통칭 서브(Sub) 6)에 있어서, 다른 무선 장치와 서로 통신하여, 다른 무선 장치에 관한 통신 시험을 실시하는 것이 가능한 안테나 장치에 관한 것이다.

근래, 휴대 전화기나 스마트폰 등의 이동 통신 단말에 있어서는, 전파의 송수신 주파수가 복수의 대역에 이르고 있다. 이들 이동 통신 단말의 통신 시험을 실시할 때에는, 특정 측정 대상이 되는 주파수대마다 그 주파수대에 정합되어 있는 안테나를 준비하고, 주파수대마다 안테나를 전환할 필요가 있었다.

하나의 무선국이 수백 MHz ~ 수 GHz에 걸치는 초광대역인 주파수대를 이용하는 무선 시스템으로서, UWB(Ultra Wide Band) 무선 시스템이 알려져 있다.

특허문헌 1에는, 평면에서 볼 때 좌우 선대칭으로 대략 홈 베이스형의 평판 모양의 안테나부와, 안테나부와 동일 기판면에 배치되어 안테나부와 용량 결합되는 대략 평판 직사각형 모양의 그라운드부를 구비한 UWB 안테나 장치가 기재되어 있다.

일본 특개 2008-199371호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 안테나 장치에 있어서, VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)이 2.0 이하로 되는 대역은 3.1GHz ~ 5GHz이며, 해당 안테나 장치는 휴대 전화기나 스마트폰에서 사용되는 비교적 낮은 주파수인 800MHz대, 1.5GHz대 등에는 대응(정합)하고 있지 않다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 하나의 안테나 장치로 600MHz ~ 6GHz의 주파수 대역 전체에 연속적으로 정합시킴으로써, 안테나 장치를 전환하는 일 없이, 사용 주파수 대역이 다른 복수 종류의 통신 장치와의 통신을 가능하게 하는 안테나 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 둘레 가장자리부(周緣部)의 적어도 일부에 원호 둘레 가장자리부를 구비하는 것과 함께, 해당 원호 둘레 가장자리부의 일부에 급전부를 구비한 안테나 엘리먼트와, 상기 안테나 엘리먼트의 이면측에 절연된 상태로 대향 배치되고, 상기 안테나 엘리먼트의 최대 지름보다도 긴 박판 모양의 도전체에 의해 구성되는 것과 함께, 상기 안테나 엘리먼트의 이면과 대향하는 영역을 용량 결합부로 하는 동조판과, 상기 동조판의 상기 용량 결합부의 이면측에 배치되어, 상기 안테나 엘리먼트의 이면측으로부터 복사되는 전파를 흡수하는 전파 흡수체와, 상기 전파 흡수체의 측면부를 거쳐 해당 전파 흡수체의 이면측으로 되접어 꺾이는 상기 동조판의 잔여 길이 부분과, 상기 전파 흡수체의 이면측에 배치되어, 표면에 금속 도금막이 형성되는 것과 함께, 상기 동조판의 잔여 길이 부분에 마련된 접지부와 전기적으로 접속되는 동조 도금판과, 상기 동조 도금판과 전기적으로 접속되는 접지 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 하나의 안테나 장치로 600MHz ~ 6GHz의 주파수 대역 전체에 연속적으로 정합시킴으로써, 안테나 장치를 전환하는 일 없이, 사용 주파수 대역이 다른 복수 종류의 통신 장치와의 통신을 가능하게 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.

도 1의 (a), (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 안테나 장치의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 안테나 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 안테나 장치를 신호 입력 부재를 따라 절단한 단면을 나타내는 사시도이다.
도 4는 안테나 장치를 신호 입력 부재를 따른 면과 이것에 직교하는 면에 의해서 절단한 단면을 나타내는 사시도이다.
도 5는 안테나 장치에 설치된 안테나 엘리먼트를 이면측으로부터 관찰한 사시도이다.
도 6의 (a), (b)는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 안테나 장치의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 안테나 장치의 분해 사시도이다.
도 8의 (a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치를 이용한 안테나 시스템, 및 계측 시스템을 나타내는 블록도, (b)는 해당 계측 시스템의 교정에 이용하는 캘리브레이션 키트를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 8에 나타내는 계측 시스템의 캘리브레이션 절차를 나타내는 플로차트이다. 자세하게는, 안테나 장치의 반사 감쇠량 특성, 결합 특성의 측정에 앞서 행하는, 계측 시스템의 캘리브레이션 절차를 나타내고 있다.
도 10은 도 8에 나타내는 계측 시스템에 있어서 행하는 반사 감쇠량 측정 절차를 나타내는 플로차트이다.
도 11은 도 8에 나타내는 계측 시스템에 있어서 행해지는 결합 손실 특성의 측정 절차를 나타내는 플로차트이다.
도 12는 제1 실시 형태에 있어서 구성된 제1 안테나 장치가 노멀 모델인 경우의 반사 감쇠량의 표준 특성을 나타내는 그래프도이다.
도 13은 제2 실시 형태에 있어서 구성된 제1 안테나 장치가 NFC 모델인 경우의 반사 감쇠량의 표준 특성을 나타내는 그래프도이다.
도 14는 제1 안테나 장치의 동조판에 의한 효과를 나타내는 비교 특성을 나타내는 그래프도이다.
도 15는 제1 안테나 장치의 동조 도금판에 의한 효과를 나타내는 비교 특성을 나타내는 그래프도이다.
도 16은 제1 안테나 장치의 도전성 쿠션에 의한 효과를 나타내는 비교 특성을 나타내는 그래프도이다.
도 17은 안테나 장치의 임피던스 정합을 취하기 위해서 이용하는 임피던스 차트이다.

이하, 본 발명을 도면에 나타낸 실시 형태를 이용하여 상세하게 설명한다. 다만, 이 실시 형태에 기재되는 구성 요소, 종류, 조합, 형상, 그 상대 배치 등은 특정적인 기재가 없는 한, 이 발명의 범위를 그것만으로 한정하는 취지는 아니며 단순한 설명예에 지나지 않는다.

〔제1 실시 형태: 노멀 모델〕

도 1의 (a), (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 안테나 장치의 외관을 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 안테나 장치의 분해 사시도이다. 도 3은 안테나 장치를 신호 입력 부재를 따라 절단한 단면을 나타내는 사시도이다. 도 4는 안테나 장치를 신호 입력 부재를 따른 면과 이것에 직교하는 면에 의해서 절단한 단면을 나타내는 사시도이다.

본 실시 형태에 따른 안테나 장치는, 안테나 엘리먼트와 동조판의 사이에 절연체가 삽입되어 있는 점에 특징이 있다.

이하의 설명에 있어서는, 전자파가 복사되는 측을 상측(상면) 또는 표면측(표면)으로 하고, 그 반대측을 하측(하면) 또는 이면측(이면)으로 하여 설명한다. 또한, 동축 커넥터의 연장 방향을 깊이 방향으로 하고, 상하 방향 및 깊이 방향과 직교하는 방향을 폭 방향으로 하여 설명한다.

＜안테나 엘리먼트 주변의 개요＞

안테나 장치(1)는 각 구성 부재를 수용하는 중공의 수용부를 형성하는 케이스(10)를 구비하고, 케이스(10)는 대략 직사각형 모양의 베이스(11)와, 베이스(11)에 나사 고정되는 상 커버(12)를 구비한다. 상 커버(12)의 폭 방향으로 연장되는 하나의 측면판(13)에는, 동축 커넥터(60)의 신호 입력 부재(61)를 삽입 통과시키는 동축 부재 삽통(揷通) 구멍(14)과, 동축 커넥터(60)를 측면판(13)에 나사 고정하기 위한 삽통 구멍(15)이 관통 형성되어 있다.

케이스(10)의 내부에는, 반원 판 모양(혹은 활 형상)의 안테나 엘리먼트(30)가 수용된다. 안테나 엘리먼트(30)의 하방(이면측)에는, 안테나 엘리먼트(30)와 다른 부재를 절연시키는 제1 절연판(40)과, 쇼트 스터브로서 기능하는 동조판(45)과, 소정의 두께 t를 가진 전파 흡수체(50)와, 동조 도금판(55)이 순차적으로 적층된다. 또한, 도면 중 부호 16은 안테나 엘리먼트(30)를 케이스(10) 내에서 위치 결정하는 엘리먼트 가이드이다.

＜안테나 엘리먼트＞

도 5는 안테나 장치에 설치된 안테나 엘리먼트를 이면측으로부터 관찰한 사시도이다.

안테나 엘리먼트(30)는 원형의 동판으로부터 하나의 현(31)으로 동판을 두 개로 분리시켰을 때 이루어지는 2개의 활 형상 부분 중, 작은 쪽의 활 형상 부분을 제거한 형상을 가진다. 안테나 엘리먼트(30)는 둘레 가장자리부의 적어도 일부에 원호 둘레 가장자리부(32)를 구비하는 것과 함께, 이 원호 둘레 가장자리부(32)의 일부에 급전부(33)를 구비한다. 안테나 엘리먼트(30)는 둘레 가장자리부의 다른 부분에 원호 둘레 가장자리부(32)의 끝 점간을 접속하는 현(31)을 구비한다.

안테나 엘리먼트(30)는 두께 0.8㎜의 동판으로 구성되고, 그 크기는 반경 r=35㎜, 중심 O로부터 현(31)까지의 거리 L1=19㎜이다. 또한, 현(31)의 길이는 약 59㎜이다. 안테나 엘리먼트(30)의 중심각(원호 둘레 가장자리부(32)에 대한 중심각)은 180도보다도 크고, 약 245도이다. 원형의 동판으로부터 중심각이 작은 쪽의 활 형상 부분을 제거한 형상으로 함으로써, 제거하지 않는 경우에 비해 VSWR 특성을 큰 폭으로 개선시킬 수 있다. 또한, 안테나 엘리먼트(30)로부터 복사되는 전자파는 직선편파이다.

안테나 엘리먼트(30)는 원호 둘레 가장자리부(32)의 적소, 보다 자세하게는 원호 둘레 가장자리부(32)의 중심부에 급전부(33)를 가진다.

안테나 엘리먼트(30)의 크기는, 전파 흡수체의 유전율에 의한 파장 단축의 영향을 고려하여 결정했다. 전파 흡수체가 폴리우레탄이라고 가정하여 유전율 5일 때의 파장 단축 계수 0.45를 600MHz의 λ/4에 반영시키면, 단축 파장이 56㎜로 되기 때문에, 직경 56㎜의 원을 초기 형상으로 했다. 이 원으로부터 서서히 직경을 크게 하여 실험한 결과로부터, 최종적인 원의 직경을 70㎜로 했다. 추가로 600MHz 부근에서 정합을 취하기 위해 활 형상 부분을 제거하여 직선 가장자리(현(31))를 배치하는 형상으로 하고, 현(31)의 치수도, 대체로 600MHz의 λ/4에 단축 계수를 반영한 사이즈가 실험에서 가장 양호한 특성이었던 것으로부터, 현(31)의 치수로서 약 59㎜를 채용했다.

＜제1 절연판＞

도 2로 되돌아가, 제1 절연판(40)은 아크릴판이나 염화비닐판 등, 절연성을 가지는 합성 수지에 의해 구성된다. 제1 절연판(40)은 안테나 엘리먼트(30)와 전파 흡수체(50)를 절연시키는 역할을 한다. 제1 절연판(40)은 안테나 엘리먼트(30)와 동조판(45)이 전기적으로 접속되지 않고, 확실히 절연 상태를 유지할 수 있는 크기로 설정된다.

＜동조판＞

동조판(45)은 안테나 엘리먼트(30)와의 대향 면적에 따라서 안테나 엘리먼트(30)와 용량 결합하여 임피던스 정합을 취하는 스터브(쇼트 스터브)로서 기능한다.

동조판(45)은 안테나 엘리먼트(30)의 이면측에 절연된 상태로 대향 배치된다. 동조판(45)은 안테나 엘리먼트(30)의 최대 지름(최대 폭)보다도 긴 박판 모양의 도전체에 의해 구성된다. 구체적으로는, 동조판(45)은 대략 띠판 형상이며, 긴 길이 방향 길이 115㎜, 폭 방향 길이 25㎜, 두께 0.05㎜의 황동박(놋쇠박, 도전체)에 의해 구성된다.

동조판(45) 중, 안테나 엘리먼트(30)의 이면과 제1 절연판(40)을 통해서 대향하는 영역이 용량 결합부(45a)이다. 또한, 동조판(45)의 잔여 길이 부분(45b, 45c)은, 전파 흡수체(50)의 측면부를 거쳐 전파 흡수체(50)의 이면측으로 되접어 꺾인다. 전파 흡수체(50)의 이면측으로 되접어 꺾인 잔여 길이 부분에는, 동조 도금판(55)과 전기적으로 접속하는 접지부(45b)가 마련된다. 접지부(45b)는 전파 흡수체(50)의 이면과 대향한다. 용량 결합부(45a)와 접지부(45b)의 사이에는 양자를 연접시키는 연접부(45c)가 배치된다.

동조판(45)은 J자 모양, U자 모양으로 만곡 변형되거나, 또는 각(角) U자 모양으로 절곡됨으로써, 용량 결합부(45a)와 접지부(45b)가 전파 흡수체(50)의 표면측과 이면측으로 각각 첨설(添設)되어, 전파 흡수체(50)를 두께 방향으로 사이에 두는 구성이다. 이 구성에 의해, 용량 결합부(45a)가 안테나 엘리먼트(30)의 이면과 제1 절연판(40)을 통해서 대향하고, 긴 길이 방향의 타단부에 마련된 접지부(45b)가 동조 도금판(55)의 표면과 직접 대향한다.

용량 결합부(45a)는 안테나 엘리먼트(30)와 용량 결합한다. 용량 결합부(45a)의 면적을 가변시킴으로써, 동조판(45)과 안테나 엘리먼트(30) 사이의 용량 결합량(동조 주파수, 혹은 공진 주파수)을 조정할 수 있다.

본 예에 있어서, 용량 결합부(45a)는 안테나 엘리먼트(30)의 폭 방향의 전역에 걸쳐서 안테나 엘리먼트(30)와 대향하고 있다. 바꿔말하면, 용량 결합부(45a)의 긴 길이 방향 길이는, 안테나 엘리먼트(30)의 직경과 대략 동등한 길이이거나 이것 이상의 길이를 가지도록 설정된다. 따라서, 안테나 엘리먼트(30)와의 용량 결합량은, 용량 결합부(45a)의 짧은 길이 방향 길이(안테나 장치(1)의 깊이 방향에 있어서의 길이)에 의해서 조정된다.

여기서, 안테나 엘리먼트(30)와 용량 결합부(45a)의 사이에 형성되는 결합 용량 C1, 용량 결합부(45a)의 긴 길이 방향 길이에 의해 형성되는 인덕턴스 L1을 각각 조정할 때, 임피던스 차트(도 17 참조)를 이용한 주지의 정합 전략 수법에 따라서, 50Ω의 동축 케이블에 임피던스 정합을 취한다.

예를 들면, 본 예에 따른 동조판(45)의 동조 주파수를 1.3GHz ~ 4.5GHz로 설정했을 경우, 동조판(45)의 긴 길이 방향 길이는 115㎜, 용량 결합부(45a)의 긴 길이 방향 길이는 74㎜, 폭 방향 길이는 25㎜와 같이 설정할 수 있다.

＜전파 흡수체＞

전파 흡수체(50)는 동조판(45)의 용량 결합부(45a)의 이면측에 배치된다. 전파 흡수체(50)는 안테나 엘리먼트(30)의 이면측으로부터 복사되는 전파를 흡수하여, 감쇠시킨다.

전파 흡수체(50)는 탄소 분말을 분산시켜 발포시킨 발포 폴리우레탄에 의해 구성된다. 전파 흡수체(50)는 안테나 엘리먼트(30)의 전면을 덮는 크기(면적)를 가진다. 전파 흡수체(50)의 전파 흡수 특성은 그 두께 t에 의해서 결정된다.

전파 흡수체(50)는 안테나 장치(1)가 대응하는(정합 가능한) 주파수 전역에 있어서 전파를 흡수하는 성능을 가지고 있으면 좋다. 본 예에 있어서, 전파 흡수체(50)에는 E＆C 엔지니어링 주식회사제의 ECOSORB AN74(두께 19㎜, 대응 주파수 500MHz ~ 9GHz)를 채용할 수 있다.

전파 흡수체(50)를 안테나 엘리먼트(30)에 근접시켜 배치함으로써, 전파 흡수체(50)는 안테나 장치(1)가 대응하는(정합 가능한) 주파수 전역에 있어서 안테나 장치(1)의 반사 감쇠량(리턴 로스; return loss) 특성을 개선시키는 역할을 한다. 또한, 전파 흡수체(50)는 어느 정도의 탄력성을 가지고 있기 때문에, 설치시에 안테나 장치(1)의 상하 방향으로 압축됨으로써, 케이스(10)의 내부에 설치된 각 부재의 위치 시프트를 방지하는 역할을 한다. 예를 들면, 두께 20㎜ 정도의 발포체로 이루어지는 전파 흡수체(50)를 2㎜ 정도 압축시켜 케이스(10) 내에 설치함으로써, 케이스(10)의 내부에 설치된 다른 각 부재의 위치 시프트를 효과적으로 방지할 수 있다.

＜동조 도금판＞

동조 도금판(55)은 전파 흡수체(50)의 이면측에 배치된다. 동조 도금판(55)의 상면의 일부는 전파 흡수체(50)의 이면과 직접적으로 대향하여 접촉되고, 다른 부분은 동조판(45)의 접지부(45b) 및 후술하는 접지판(접지 부재)(85)의 긴 길이 방향의 일단부(85a)를 통해서 전파 흡수체(50)의 이면과 대향한다. 동조 도금판(55)은 동조판(45)의 접지부(45b)와 면 접촉됨으로써 전기적으로 접속하고, 접지판(85)의 긴 길이 방향의 일단부(85a)와 면 접촉됨으로써 전기적으로 접속한다.

동조 도금판(55)은 합성 수지인 ABS 수지로 이루어지는 직사각형 모양 평판의 상면에 금속 도금막이 형성되어 있다. 이 금속 도금막은, 진공 니켈 증착 도금막이다. 동조 도금판(55)은 한 변이 48㎜의 정사각형 모양이고, 두께는 1㎜이다.

동조 도금판(55)은 동조판(45)을 통해서, 안테나 엘리먼트(30)와 용량 결합하여, 주로 비교적 낮은 주파수대인 600MHz ~ 1.5GHz 대역의 전자파의 동조를 취하는 역할을 한다. 또한, 동조 도금판(55)은, 실험 결과로부터, 그 면적의 85% 이상이 안테나 엘리먼트(30)의 바로 아래에 위치하도록 배치되어 있으면, 상기 역할을 하기에는 충분하다.

또한, 동조 도금판(55)은 안테나 장치(1)의 하면으로부터 외부로의 전파 누설을 방지하는 실드의 역할을 한다.

＜급전, 접지부 주변의 개요＞

안테나 엘리먼트(30)로 급전하는 것과 함께, 안테나 장치(1)의 각 부를 접지시키는 신호 입력 부재 주변의 구성에 대해 설명한다.

안테나 장치(1)는 중심 도체(64)가 안테나 엘리먼트(30)의 급전부(33)에 전기적·기계적으로 고정된 신호 입력 부재(61)를 가지는 동축 커넥터(60)와, 적어도 외측 둘레부(외면)에 천(布) 모양의 도전체를 가지고, 신호 입력 부재(61)의 외부 도체(62)를 협지(挾持)하는 탄성적으로 변형 가능한 도전성 쿠션(80)(80a, 80b)과, 신호 입력 부재(61)의 외부 도체(62)와 도통하는 것과 함께, 일부가 동조판(45)의 접지부(45b)와 접촉하는 접지판(접지 부재)(85)을 구비한다.

도전성 쿠션(80)과 안테나 엘리먼트(30)의 사이에는 양자를 절연시키는 제2 절연판(81)이 삽입된다. 제2 절연판(81)에는, 신호 입력 부재(61)의 중심 도체(64)를 측면판(13)측으로부터 안테나 엘리먼트(30)측을 향하여 통과시키는 슬릿(81a)이 상하 방향으로 형성되어 있다.

＜동축 커넥터＞

동축 커넥터(60)는 축 방향 일단부에 배치된 신호 입력 부재(61)와, 축 방향 중간부에 배치되어 신호 입력 부재(61)의 외부 도체(62)와 도통된 플랜지부(67)와, 축 방향 타단부에 배치되어 신호 입력 부재(61)의 각 도체와 도통되고, 전송 케이블을 착탈 가능하게 접속하는 커넥터부(71)(동축 리셉터클)를 구비한다.

신호 입력 부재(61)는 세미리지드의 동축 부재이며, 동축 부재 삽통 구멍(14)을 통해서 케이스(10) 내에 삽입된다. 신호 입력 부재(61)의 외부 도체(62)는 심리스인 금속제의 원통체에 의해 구성된다. 외부 도체(62)의 중공부 내에는, 불소 수지나 폴리이미드 등의 절연체(63)를 통해서 중심 도체(64)가 수용된다. 본 예에 있어서, 신호 입력 부재(61)의 외부 도체(62)는 동제이며, 중심 도체(64)는 은도금 동복 강선이다.

중심 도체(64)의 축 방향 일단부(64a)는, 외부 도체(62)의 축 방향 일단 가장자리를 넘어 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 바꿔말하면, 외부 도체(62)는 중심 도체(64)를 축 방향의 타단부에 있어서 포위한다. 외부로 노출된 중심 도체(64)의 축 방향 일단부(64a)는, 안테나 엘리먼트(30)의 이면에 마련된 급전부(33)에 대해서, 땜납에 의해 고정되어 있다. 신호 입력 부재(61)의 축 방향은, 안테나 장치(1)를 기준으로 하여 그 깊이 방향으로 연장되어 있고, 안테나 엘리먼트(30)에 대해서는 원호 둘레 가장자리부(32)의 접선에 따른 방향, 즉, 현(31)과 직교하는 방향으로 연장되어 있다.

플랜지부(67)의 적소에는, 나사(77)의 축부를 삽입 통과시키는 삽통 구멍(68)이 관통 형성되어 있다. 플랜지부(67)는 상 커버(12)의 측면판(13)에 고정된다. 측면판(13)의 내측면에는, 나사산이 형성된 나사 구멍(74)을 가지는 커넥터 플레이트(73)가 첨설된다. 또한, 커넥터 플레이트(73)의 면내 적소에는, 신호 입력 부재(61)를 통과시키는 케이블 삽통부(75)가 형성되어 있다. 플랜지부(67) 및 커넥터 플레이트(73)는 철 등의 도체에 의해 구성되어 있다.

동축 커넥터(60)는 커넥터 플레이트(73)의 나사 구멍(74)과, 측면판(13) 및 플랜지부(67)에 각각 형성된 삽통 구멍(15, 68)을 연통시킨 상태에서, 나사(77)의 축부를 각 구멍 내에 삽입하여 나사 구멍(74)에 나사 결합함으로써, 상 커버(12)의 측면판(13)에 고정된다. 커넥터 플레이트(73)는 도전성의 나사(77)를 통해서 플랜지부(67)와 도통되기 때문에, 커넥터 플레이트(73)는 신호 입력 부재(61)의 외부 도체(62)와도 도통된다.

커넥터부(71)는 SMA(Sub Miniature Type A)형의 50Ω 커넥터이고, 고주파 신호를 전송하는 동축형의 케이블인 전송 케이블을 착탈 가능하게 접속한다. 전송 케이블을 커넥터부(71)에 접속시킴으로써, 전송 케이블의 내부 도체와 신호 입력 부재(61)의 중심 도체(64)가 도통되고, 전송 케이블의 외부 도체와 신호 입력 부재(61)의 외부 도체(62)가 도통된다.

＜접지판＞

접지판(85)은 본 실시 형태에 따른 안테나 장치(1)가 대응하는 모든 주파수 대역(600MHz ~ 6GHz)에 있어서, VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 특성을 개선시키는 수단이다.

접지판(85)은 대략 직사각형 형상이며, 두께 0.05㎜의 황동박(놋쇠박)으로 구성된다. 접지판(85)의 폭 방향 길이는 45㎜로 도전성 쿠션(80)의 폭 방향 길이와 동일하다. 접지판(85)의 폭 방향과 직교하는 방향에 있어서의 길이(긴 길이 방향 길이)는, 접지판(85)이 도전성 쿠션(80)과 동조 도금판(55)과 동조판(45)을, 직접적으로 또는 간접적으로 접지 가능한 길이로 설정된다.

접지판(85)은 일부(본 예에서는 긴 길이 방향의 중간부)가 측면판(13)의 내측면과 커넥터 플레이트(73)의 사이에 배치되고, 나사(77)에 의해서 측면판(13)과 플랜지부(67)와 함께 커넥터 플레이트(73)에 함께 고정됨으로써 케이스(10) 내에 위치 고정된다. 또한, 접지판(85)은 커넥터 플레이트(73)와 밀착됨으로써, 나사(77)를 통해서 신호 입력 부재(61)의 외부 도체(62)와 도통된다. 접지판(85)은 설치시에 긴 길이 방향의 적소가 굴곡 또는 만곡 변형됨으로써, 케이스(10) 내에서 대략 J자 모양, L자 모양, U자 형상, 또는 각 U자 형상으로 변형된 자세가 된다. 본 예에 있어서는 접지판(85)의 긴 길이 방향의 일단부(85a)는 동조 도금판(55)의 표면 및 동조판(45)의 접지부(45b)의 적소와 면 접촉되고, 긴 길이 방향의 타단부(85b)는 도전성 쿠션(80)과 면 접촉되어 각 부재를 접지시킨다.

또한, 긴 길이 방향의 타단부(85b)측은, 제2 절연판(81)을 넘어 안테나 엘리먼트(30)측으로는 돌출되지 않는 길이로 설정된다. 즉, 접지판(85)은 안테나 엘리먼트(30)의 상면과는 대향하지 않는다.

＜도전성 쿠션＞

도전성 쿠션(80)(80a, 80b)은 신호 입력 부재(61)의 외부 도체(62)를 상하 방향에서 사이에 끼워 유지함으로써 외부 도체(62)과 도통된다. 또한, 도전성 쿠션(80)은 외부 도체(62)에 압압되어 변형됨으로써, 안테나 장치(1)의 내부에서 신호 입력 부재(61)의 상하 방향 위치를 안정시키는 역할을 한다.

도전성 쿠션(80)은 탄성적으로 변형 가능한 발포체를 심재(芯材)로 하여, 그 외측 둘레부에 도전성의 포재(布材)를 일체화시킴으로써 구성되어 있다. 발포체는 발포 폴리우레탄, 발포 클로로프렌 고무, 고무 스펀지 등의 절연체로 구성되는 것이 바람직하다. 발포체에는 도전성의 우레탄 웜 등을 이용하는 것도 가능하다. 도전성의 포재는 예를 들면 금속 섬유를 짜거나 또는 엮는 것 등에 의해 형성된 메시 모양의 도전체로서, 예를 들면 동에 니켈 도금을 실시한 금속 선재 등으로 메시 형성할 수 있다. 또한, 도전성의 포재는 부직포여도 된다.

도전성 쿠션(80)은 그 긴 길이 방향이 신호 입력 부재(61)의 축 방향과 교차하는 방향(대체로 직교하는 방향), 즉 안테나 장치(1)의 폭 방향을 따라서 연장되도록 배치된다. 도전성 쿠션(80)의 동조 주파수는, 안테나 장치(1)의 폭 방향에 있어서의 도전성 쿠션(80)의 길이에 의해 조정할 수 있다.

여기서, 도전성 쿠션(80)과 접지판(85) 사이에 형성되는 결합 용량 C2, 도전성 쿠션(80)의 길이에 의해 형성되는 인덕턴스 L2를 각각 조정할 때, 임피던스 차트(도 17 참조)를 이용한 주지의 정합 전략 수법에 따라서, 50Ω의 동축 케이블에 임피던스 정합을 취한다.

예를 들면, 신호 입력 부재(61)의 상측에 배치되는 도전성 쿠션(80a)은, 두께(상하 방향 길이) 4㎜ × 폭(깊이 방향 길이) 10㎜ × 길이 45㎜로 할 수 있고, 신호 입력 부재(61)의 하측에 배치되는 도전성 쿠션(80b)은, 두께 8㎜ × 폭 10㎜ × 길이 45㎜로 할 수 있다. 본 예에 있어서 도전성 쿠션(80)의 동조 주파수는, 4.5GHz ~ 6GHz이다.

＜전기의 흐름＞

안테나 장치(1)가 수신 상태에 있는 경우, 외부로부터 도래한 전파는, 안테나 엘리먼트(30)로 픽업되고, 신호 입력 부재(61)를 통해서 커넥터부(71)로 유도된다.

한편, 안테나 장치(1)가 송신 상태에 있는 경우, 커넥터부(71)로 공급된 전파는, 신호 입력 부재(61)를 통해서 안테나 엘리먼트(30)로 공급되어, 공간으로 전파가 방사된다.

＜효과＞

이상과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 안테나 장치(1)가 대응하는(정합 가능한) 주파수(600MHz ~ 6GHz)의 파장/4(125㎜ ~ 12.5㎜)으로 파장 단축을 고려한 파장에 대해서 충분히 큰 안테나 엘리먼트(30)를 채용하고, 각 주파수대에 따라서 리턴 로스 특성을 개선시키는 부재를 장착했다. 구체적으로는, 동조 도금판(55)은, 주로 600MHz ~ 1.5GHz 대역의 리턴 로스 특성을 개선시키고, 동조판(45)은 주로 1.3GHz ~ 4.5GHz대의 리턴 로스 특성을 개선시키며, 도전성 쿠션(80)은 주로 4.5 ~ 6GHz 대역의 리턴 로스 특성을 개선시킨다. 또한, 전파 흡수체(50)는 500MHz ~ 9GHz 대역에 있어서 리턴 로스 특성을 개선시킨다.

이와 같이, 각 주파수대에 따라서 리턴 로스 특성을 개선시키는 부재를 장착함으로써, 광범위한 주파수 대역에 있어서의 전파 계측을 하나의 안테나 장치로 실시하는 것이 가능하게 된다. 또한, 유전율을 활용한 정합을 도모함으로써 파장이 단축화되어, 안테나 장치를 소형화하는 것이 가능하게 된다.

〔제2 실시 형태: NFC 모델〕

도 6의 (a), (b)는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 안테나 장치의 외관을 나타낸 사시도이다. 도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 안테나 장치의 분해 사시도이다.

본 실시 형태에 따른 안테나 장치는, NFC(Near Field Communication)에 기초하는 무선 통신을 행하는 NFC 기판을 구비한 점에 특징이 있다. 이하, 제1 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

안테나 장치(2)는 안테나 엘리먼트(30)의 상방(표면측)에 배치된 NFC 기판(90)을 구비한다. NFC 기판(90)은, 엘리먼트 가이드(16)와 상 커버(12)의 상면 판(17) 사이에 협지됨으로써, 안테나 엘리먼트(30)와는 비접촉 상태로 케이스(10) 내에 수용된다. NFC 기판(90)은 끝 가장자리부의 적소에 유선 통신용의 접속 단자로서 USB(Universal Serial Bus) 단자(91)를 구비하고 있다. USB 단자(91)는 상 커버(12)의 임의의 측면판(18)에 관통 형성된 USB 단자 구멍(19)을 통해서 외부로 노출된다.

NFC는 13.56MHz의 주파수를 이용하는 통신 거리 10cm 정도의 근거리 무선 통신 규격이다. 즉, NFC 기판(90)은 안테나 엘리먼트(30)가 복사하는 주파수대와는 다른 주파수대에서 근거리 무선 통신을 행하는 통신 기판이다. NFC 기판(90)은 USB 단자(91)에 접속 가능한 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 처리 장치와, NFC에 의한 통신이 가능한 무선 통신 단말의 사이에 개재되어, 정보 처리 장치와 무선 통신 단말 사이의 양방향 통신을 실현한다. 여기서, 무선 통신 단말이란, 예를 들면 휴대 전화기나 스마트폰, Wi-Fi 라우터 등, 무선에 의해 정보의 송수신을 행하는 장치이며, 안테나 장치(2)를 이용한 각 주파수대(600MHz ~ 6GHz에 포함되는 어느 주파수 범위)에 있어서의 통신 시험의 대상이 되는 시험 대상물이다.

본 실시 형태에 의하면, 안테나 장치(2)를 이용하여 각 주파수대(600MHz ~ 6GHz의 범위내에 어느 대역)에 있어서의 통신 시험을 행할 때에, 정보 처리 장치가 무선 통신 단말로부터 NFC에 의해 통신 결과를 취득하는 것, 및 정보 처리 장치로부터 무선 통신 단말에 대해서 NFC에 의해 시험 내용에 따른 전파를 발생시키도록 명령을 송신하는 것이 가능하게 된다.

〔그래프의 설명〕

＜안테나 시스템, 및 계측 시스템＞

도 8의 (a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나 장치를 이용한 안테나 시스템, 및 계측 시스템을 나타내는 블록도, 도 8의 (b)는 해당 계측 시스템의 교정에 이용하는 캘리브레이션 키트를 나타내는 사시도이다.

도 8의 (a)에 나타내는 안테나 시스템(300)은, 1쌍의 안테나 장치를 구비하고, 각 안테나 장치를 제1 안테나 장치(301) 및 제2 안테나 장치(303)로 하고, 제1 안테나 장치(301)로부터 방사된 전파를, 제1 안테나 장치(301)의 방사 방향과 대향하여 배치된 제2 안테나 장치(303)에 의해 수신한다.

계측 시스템(310)은 네트워크 애널라이저(315), 모니터(313)를 구비하고 있고, 네트워크 애널라이저(305)의 단자 P1과 제1 안테나 장치(301)의 커넥터 사이에 동축 케이블(307)을 접속시키고, 단자 P2와 제2 안테나 장치(303)의 커넥터 사이에 동축 케이블(309)을 접속시키고 있다.

추가로, 네트워크 애널라이저(315)의 모니터 단자(305m)와 모니터(313)의 단자(313m) 사이에 모니터 케이블(311)을 접속시키고 있다. 또한, 네트워크 애널라이저(315)로는, 예를 들면 안리쓰 주식회사제의 MS46322B를 이용하고 있다.

안테나 장치는 피측정물에 대해서 근접(밀착)시켜 배치해 두고, 예를 들면 피측정물로부터 방사되는 전파를 측정하기 위해 이용한다. 피측정물로서는, 휴대 전화기, 모바일 단말 등의 전자파를 발생시키는 것을 대상으로 하고 있고, 예를 들면, 600MHz ~ 6GHz의 주파수대를 이용하는 통신 기기(서브 6)를 대상으로 하고 있다.

계측 시스템(310)은 안테나 시스템(300)에 구비된 제1 안테나 장치(301)와 제2 안테나 장치(303) 사이의 결합 특성, 반사 감쇠량 특성을 측정하는 것에 적합하다.

이와 같이, 안테나 장치(1)는 피측정물에 대해서 원하는 위치에 배치, 또는 밀접 배치되고, 피측정물로부터 방사되는 전파를 수신한다.

추가로, 제1 안테나 장치(301)와 제2 안테나 장치(303) 사이에, 피측정물을 배치함으로써, 피측정물로부터 방사되는 전파, 또는, 피측정물에서 수신되었을 경우에, 피측정물에 의한 영향 정도를 측정할 수 있다.

도 8의 (a)에 나타내는 계측 시스템(310)에서는, 도 8의 (b)에 나타내는 캘리브레이션 키트(320)를 교정에 이용한다.

캘리브레이션 키트(320)에는, 커넥터 320S(SHORT), 커넥터 320o(OPEN), 커넥터 320L(LOAD), 커넥터 320T(THRU)와 같은 4개의 커넥터를 구비하고 있다. 또한, 캘리브레이션 키트(320)에는, 예를 들면 안리쓰 주식회사제의 TOSLKF50A-40을 이용하고 있다.

＜계측 시스템의 캘리브레이션 절차＞

도 9는 도 8에 나타내는 계측 시스템의 캘리브레이션 절차를 나타내는 플로차트이다. 자세하게는, 안테나 장치(1)의 반사 감쇠량 특성, 결합 특성의 측정에 앞서 행하는, 계측 시스템(310)의 캘리브레이션 절차를 나타내고 있다.

스텝 S5에서는, 네트워크 애널라이저(315)에 대해서 측정 주파수(예를 들면 500MHz ~ 6.2GHz)를 입력한다.

스텝 S10에서는, 네트워크 애널라이저(315)에 대해서 캘리브레이션 CAL 모드로 설정한다.

스텝 S15에서는, 네트워크 애널라이저(315)의 단자 P1에 접속되어 있는 동축 케이블(307)의 선단에 캘리브레이션 키트의 커넥터 320S를 접속시켜, 동축 케이블(307)의 선단을 단락 상태(SHORT)로 한다.

스텝 S20에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(315)가 측정기내 연산을 행한다.

스텝 S25에서는, 네트워크 애널라이저(315)의 단자 P1에 접속되어 있는 동축 케이블(307)의 선단에 캘리브레이션 키트의 커넥터 320o를 접속시켜, 동축 케이블(307)의 선단을 개방 상태(OPEN)로 한다.

스텝 S30에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(315)가 측정기내 연산을 행한다.

스텝 S35에서는, 네트워크 애널라이저(315)의 단자 P1에 접속되어 있는 동축 케이블(307)의 선단에 캘리브레이션 키트의 커넥터 320L을 접속시켜, 동축 케이블(307)의 선단에 부하(예를 들면 50Ω)가 접속된 부하 상태(LOAD)로 한다.

스텝 S40에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(315)가 측정기내 연산을 행한다.

스텝 S45에서는, 네트워크 애널라이저(315)의 단자 P2에 접속되어 있는 동축 케이블(309)의 선단에 캘리브레이션 키트의 커넥터 320S를 접속시켜, 동축 케이블(309)의 선단을 단락 상태(SHORT)로 한다.

스텝 S50에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(315)가 측정기내 연산을 행한다.

스텝 S55에서는, 네트워크 애널라이저(305)의 단자 P2에 접속되어 있는 동축 케이블(309)의 선단에 캘리브레이션 키트의 커넥터 320o를 접속시켜, 동축 케이블(309)의 선단을 개방 상태(OPEN)로 한다.

스텝 S60에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(315)가 측정기내 연산을 행한다.

스텝 S65에서는, 네트워크 애널라이저(315)의 단자 P2에 접속되어 있는 동축 케이블(309)의 선단에 캘리브레이션 키트의 커넥터 320L을 접속시켜, 동축 케이블(309)의 선단에 부하(예를 들면 50Ω)가 접속된 부하 상태(LOAD)로 한다.

스텝 S70에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(315)가 측정기내 연산을 행한다.

스텝 S75에서는, 네트워크 애널라이저(315)의 단자 P1, P2에 접속되어 있는 동축 케이블(307, 309)의 선단에 캘리브레이션 키트의 커넥터 320T를 접속시켜, 동축 케이블(307, 309)의 선단끼리를 통과 상태(THRU)로 한다.

스텝 S70에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(315)가 측정기내 연산을 행한다.

이 결과, 네트워크 애널라이저(315), 동축 케이블(307, 309)을 포함하는 계측 시스템에 대해서, 설정된 주파수대에 있어서 진폭 특성, 반사 감쇠량 특성, 위상 특성 등을 플랫한 상태로 교정할 수 있다.

＜반사 감쇠량 측정 절차＞

도 10은 도 8에 나타내는 계측 시스템에 있어서 행하는 반사 감쇠량 측정 절차를 나타내는 플로차트이다.

스텝 S105에서는, 네트워크 애널라이저(315)의 단자 P1에 접속되어 있는 동축 케이블(307)의 선단에 제1 안테나 장치(301)의 커넥터를 접속시켜, 측정 가능 상태로 한다.

스텝 S110에서는, 유저의 조작에 따라서 네트워크 애널라이저(315)가 측정기내 연산을 행하고, 모니터(313)에 반사 감쇠량을 표시한다. 이때, 네트워크 애널라이저(315)의 단자 P1으로부터 출력된 주파수대의 스위프 중의 전력이, 제1 안테나 장치(301)에서 반사되고, 제1 안테나 장치(301)로부터 돌아온 전력을 측정한다.

＜결합 손실 특성의 측정 절차＞

도 11은 도 8에 나타내는 계측 시스템에 있어서 행해지는 결합 손실 특성의 측정 절차를 나타내는 플로차트이다.

스텝 S155에서는, 네트워크 애널라이저(315)의 단자 P1에 접속되어 있는 동축 케이블(307)의 선단에 제1 안테나 장치(301)의 커넥터를 접속시켜, 측정 가능 상태로 한다.

스텝 S160에서는, 네트워크 애널라이저(315)가 측정기내 연산을 행하고, 모니터(313)에 제1 안테나 장치(301)의 반사 감쇠량을 표시한다.

스텝 S165에서는, 네트워크 애널라이저(315)의 단자 P2에 접속되어 있는 동축 케이블(309)의 선단에 제2 안테나 장치(303)의 커넥터를 접속시켜, 측정 가능 상태로 한다.

스텝 S170에서는, 네트워크 애널라이저(315)가 측정기내 연산을 행하고, 모니터(313)에 제2 안테나 장치(303)의 반사 감쇠량을 표시한다.

스텝 S175에서는, 제1 안테나 장치(301)와 제2 안테나 장치(303)를 대향하여 근접(밀접)시킨다.

스텝 S180에서는, 네트워크 애널라이저(315)가 측정기내 연산을 행하고, 제1 안테나 장치(301)와 제2 안테나 장치(303) 사이의 결합 특성, 및 반사 감쇠량을 모니터(313)에 표시한다.

＜노멀 모델의 표준 특성＞

도 12는 제1 실시 형태에 있어서 구성된 제1 안테나 장치(301)가 노멀 모델인 경우의 반사 감쇠량의 표준 특성을 나타내는 그래프도이다.

도 12에 있어서, (a)는 -10.9dB를 나타내는 리미트 라인이며, (b)는 제1 안테나 장치(301)의 표준 특성을 나타낸다.

제1 안테나 장치(301)가 노멀 모델인 경우, 주파수 600MHz ~ 6GHz의 대역에 있어서, 반사 감쇠량(리턴 로스)이 -10.9dB 이상(VSWR이면 1.8 이하)의 특성을 나타내고 있다.

＜NFC 모델의 표준 특성＞

도 13은 제2 실시 형태에 있어서 구성된 제1 안테나 장치(301)가 NFC 모델인 경우의 반사 감쇠량의 표준 특성을 나타내는 그래프도이다.

도 13에 있어서, (a)는 -10.9dB를 나타내는 리미트 라인이며, (b)는 제1 안테나 장치(301)의 표준 특성을 나타낸다.

제1 안테나 장치(301)가 NFC 모델인 경우, NFC 기판(90)이 소정의 면적을 가지는 양면 기판에 의해 구성되어 있기 때문에, 주파수 600MHz ~ 6GHz의 대역의 반사 감쇠량(리턴 로스)에 영향을 준다.

그러나, (b)에 나타내는 바와 같이, 주파수 600MHz ~ 6GHz의 대역에 있어서, 반사 감쇠량(리턴 로스)이 -10.9dB 이상(VSWR이면 1.8 이하)의 특성을 나타내고 있다.

＜동조판에 의한 효과＞

도 14는 제1 안테나 장치(301)의 동조판에 의한 효과를 나타내는 비교 특성을 나타내는 그래프도이다.

도 14에 있어서, (a)는 -10.9dB를 나타내는 리미트 라인이며, (b)는 제1 안테나 장치(301)의 표준 특성(동조판(45) 있음)을 나타내고, (c)는 동조판(45)이 없는 경우의 특성을 나타내며, (d)는 동조판(45)이 미조정된 경우의 특성을 나타내고 있다.

동조판이 없는 경우의 특성 (c), 동조판(45)이 미조정된 경우의 특성 (d)에서는, 500MHz ~ 1GHz 부근에서 -10.9dB의 리미트 라인 (a)를 넘고 있다.

이에 대해, 제1 안테나 장치(301)에 마련된 동조판(45)이 조정된 표준 특성(동조판(45) 있음) (b)에서는 1.9GHz 부근에 -35dB ~ -39dB의 강한 공진을 발생시키고 있다.

＜동조 도금판에 의한 효과＞

도 15는 제1 안테나 장치(301)의 동조 도금판에 의한 효과를 나타내는 비교 특성을 나타내는 그래프도이다.

도 15에 있어서, (a)는 -10.9dB를 나타내는 리미트 라인이며, (b)는 제1 안테나 장치(301)의 표준 특성 (동조 도금판(55) 있음)을 나타내고, (c)는 동조 도금판(55)이 없는 경우의 특성을 나타내며, (d)는 베이스(11)의 내면을 모두 도금한 경우의 특성을 나타내고 있다.

동조 도금판(55)이 없는 경우의 특성 (c), 동조 도금판(55)이 미조정된 경우의 특성 (d)에서는, 500MHz ~ 1.2GHz 부근에서 -10.9dB의 리미트 라인 (a)에 접근하고 있다.

이에 대해, 제1 안테나 장치(301)에 마련된 동조 도금판(55)이 조정된 표준 특성(동조 도금판(55) 있음) (b)에서는 1.9GHz 부근에 -35dB ~ -39dB의 강한 공진을 발생시키고 있다.

＜도전성 쿠션에 의한 효과＞

도 16은 제1 안테나 장치(301)의 도전성 쿠션에 의한 효과를 나타내는 비교 특성을 나타내는 그래프도이다.

도 16은 (a)는 -10.9dB를 나타내는 리미트 라인이며, (b)는 제1 안테나 장치(301)의 표준 특성(도전성 쿠션(80) 있음)을 나타내고, (c)는 표준 특성에 대해서 도전성 쿠션(80)이 없는 경우의 특성을 나타내며, (d)는 도전성 쿠션(80)을 장전했을 경우의 특성을 나타내고 있다.

도전성 쿠션(80)이 없는 경우의 특성 (c)에서는, 500MHz ~ 6GHz에 있어서 -10.9dB의 리미트 라인 (a)를 넘고 있다.

도전성 쿠션(80)을 장전했을 경우의 특성 (d)에서는, 700MHz ~ 1.2GHz 부근에서 -10.9dB의 리미트 라인 (a)를 넘고, 한편, 3.8GHz ~ 4GHz 부근에 -35dB ~ -40dB의 강한 공진을 발생시키고 있다.

이에 대해, 제1 안테나 장치(301)에 마련된 도전성 쿠션(80)이 조정된 표준 특성(도전성 쿠션 있음) (b)에서는, 1.9GHz ~ 2GHz 부근에 -35dB ~ -39dB의 강한 공진을 발생시키고 있다. 특히, (b)에서는, 6GHz의 고주파 대역에 효과가 있다.

＜임피던스 차트＞

도 17은 안테나 장치(1)의 임피던스 정합을 취하기 위해서 이용하는 임피던스 차트이다.

임피던스 차트는 RF(Radio Frequency)나 마이크로파의 임피던스 정합의 설계에 이용되고, 가로축은 임피던스 Z의 실수 부분(저항 성분)이며, 세로축이 허수 부분(리액턴스 성분)을 나타낸다. 좌단은 Z=0(전투과), 우단은 Z=∞(전반사)에 상당한다. 또한, 주위에 표시하고 있는 각도는, 전압 반사 계수의 위상 θ(ANG: angle)이다. 중심 Z0는 부하와 전송로가 정합한 상태에 상당하고, 통상은 50Ω이지만, 임피던스 차트에서는, 입력 임피던스를 기준으로 정규화하여 1.0으로 표현하고 있다.

〔본 발명의 실시 양태예와 작용, 효과의 정리〕

＜제1 실시 양태＞

본 양태에 따른 안테나 장치(1)는, 둘레 가장자리부의 적어도 일부에 원호 둘레 가장자리부(32)를 구비하는 것과 함께, 해당 원호 둘레 가장자리부의 일부에 급전부(33)를 구비한 안테나 엘리먼트(30)와, 안테나 엘리먼트의 이면측에 절연된 상태로 대향 배치되고, 안테나 엘리먼트의 최대 지름보다도 긴 박판 모양의 도전체에 의해 구성되는 것과 함께, 안테나 엘리먼트의 이면과 대향하는 영역을 용량 결합부(45a)로 하는 동조판(45)과, 동조판의 용량 결합부의 이면측에 배치되어, 안테나 엘리먼트의 이면측으로부터 복사되는 전파를 흡수하는 전파 흡수체(50)와, 전파 흡수체의 측면부를 거쳐 해당 전파 흡수체의 이면측으로 되접어 꺾이는 동조판의 잔여 길이 부분(45b, 45c)과, 전파 흡수체의 이면측에 배치되어, 표면에 금속 도금막이 형성되는 것과 함께, 동조판의 잔여 길이 부분에 마련된 접지부(45b)와 전기적으로 접속되는 동조 도금판(55)과, 동조 도금판과 전기적으로 접속되는 접지 부재(접지판(85))를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 하나의 안테나 장치로 600MHz ~ 6GHz의 주파수 대역 전체에 연속적으로 정합시킴으로써, 안테나 장치를 전환하는 일 없이, 사용 주파수 대역이 다른 복수 종류의 통신 장치와의 통신을 가능하게 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.

즉, 안테나 엘리먼트(30)로부터 복사되는 주파수의 반사 감쇠량 특성을 전 주파수 대역에 있어서 개선시키는 부재로서 전파 흡수체를 배치하고, 주파수 특성을 각 주파수 대역에 있어서 개선시키는 부재로서, 동조판과 동조 도금판을 배치함으로써, 600MHz ~ 6GHz의 주파수 대역 전체에 있어서 임피던스 정합이 취해지고, VSWR이 1.8 이하로 될 수 있다.

＜제2, 제3 실시 양태＞

본 양태에 따른 안테나 장치(1)는, 동조판(45)의 용량 결합부(45a)의 면적을 가변시킴으로써, 안테나 엘리먼트(30)와의 동조 주파수를 조정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 동조판의 동조 주파수는, 1.3GHz ~ 4.5GHz인 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 안테나 엘리먼트와 동조판을 용량 결합시킴으로써, 특정 주파수 대역, 구체적으로는 중간 주파수 1.3GHz ~ 4.5GHz에 있어서의 반사 감쇠량 특성을 개선시켜 정합할 수 있다.

＜제4, 5 실시 양태＞

본 양태에 따른 안테나 장치(1)에 있어서, 안테나 엘리먼트(30)와 동조 도금판(55)은, 동조판(45)을 통해서 용량 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 동조 도금판의 동조 주파수는, 600MHz ~ 1.5GHz인 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 안테나 엘리먼트와 동조 도금판을 용량 결합시킴으로써, 특정 주파수 대역, 구체적으로는 비교적 낮은 주파수 600MHz ~ 1.5GHz에 있어서의 반사 감쇠량 특성을 개선시켜 정합할 수 있다.

＜제6 실시 양태＞

본 양태에 따른 안테나 장치(1)는, 축 방향 일단부(64a)가 급전부(33)에 전기적으로 접속된 중심 도체(64), 및 절연체(63)를 통해서 중심 도체의 축 방향 타단부를 포위하는 외부 도체(62)를 구비한 신호 입력 부재(61)와, 적어도 외측 둘레부에 도전체를 가지고, 외부 도체를 협지하는 탄성적으로 변형 가능한 도전성 쿠션(80a, 80b)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 양태에 있어서는 안테나 엘리먼트(30)에 대해서 신호 입력 부재에 의해 급전하지만, 신호 입력 부재를 도전성 쿠션에 의해서 사이에 둠으로써, 비교적 높은 주파수 대역의 주파수 특성을 개선시킬 수 있다.

＜제7, 8 실시 양태＞

본 양태에 따른 안테나 장치(1)에 있어서, 도전성 쿠션(80)은, 긴 길이 방향이 신호 입력 부재(61)의 축 방향과 교차하는 방향으로 연장되도록 배치되어 있고, 도전성 쿠션의 긴 길이 방향 길이를 조정함으로써 안테나 엘리먼트(30)와의 동조 주파수를 조정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 도전성 쿠션의 동조 주파수는, 4.5GHz ~ 6GHz인 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 도전성 쿠션에 의해 4.5GHz ~ 6GHz의 반사 감쇠량 특성을 개선시킬 수 있다.

＜제9 실시 양태＞

본 양태에 따른 안테나 장치(1)에 있어서,

접지 부재(접지판(85))는 신호 입력 부재(61)의 외부 도체(62)와 도통하는 것을 특징으로 한다.

본 양태에 의하면, 접지 부재를 통해서, 동조판(45)과 동조 도금판(55)이 접지되어, 필요한 주파수 대역에서의 반사 감쇠량 특성의 개선에 기여하여 정합한다.

＜제10 실시 양태＞

본 양태에 따른 안테나 장치(2)는, 안테나 엘리먼트(30)의 표면측에 NFC 기판(90)이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, NFC 기판은 NFC 기판에 마련된 USB 단자 등의 유선 통신용의 접속 단자를 통해서 접속 가능한 PC 등의 정보 처리 장치와, NFC 통신 규격에 기초하는 통신이 가능한 무선 통신 단말 사이에 있어서의 양방향 통신을 가능하게 하는 기판이다.

본 양태에 의하면, 안테나 장치를 이용하여 무선 통신 단말에 관한 통신 시험을 행할 때에, 정보 처리 장치가 무선 통신 단말로부터 NFC에 의해 통신 결과를 취득하는 것, 및 정보 처리 장치로부터 무선 통신 단말에 대해서 NFC에 의해 시험 내용에 따른 전파를 발생시키도록 명령을 송신하는 것이 가능하게 된다.

1, 2…안테나 장치 10…케이스
11…베이스 12…상 커버
13…측면판 14…동축 부재 삽통 구멍
15…삽통 구멍 16…엘리먼트 가이드
17…상면판 18…측면판
19…USB 단자 구멍 30…안테나 엘리먼트
31…현 32…원호 둘레 가장자리부
33…급전부 40…제1 절연판
45…동조판 45a…용량 결합부
45b…접지부 45c…연접부
50…전파 흡수체 55…동조 도금판
60…동축 커넥터 61…신호 입력 부재
62…외부 도체 63…절연체
64…중심 도체 64a…축 방향 일단부
67…플랜지부 68…삽통 구멍
71…커넥터부 73…커넥터 플레이트
74…나사 구멍 75…케이블 삽통부
77…나사 80…도전성 쿠션
80a…도전성 쿠션 80b…도전성 쿠션
81…제2 절연판 81a…슬릿
85…접지판 85a…일단부
85b…타단부 90…NFC 기판
91…USB 단자 300…안테나 시스템
301…제1 안테나 장치 303…제2 안테나 장치
305…네트워크 애널라이저 305m…모니터 단자
307…동축 케이블 309…동축 케이블
310…계측 시스템 311…모니터 케이블
313…모니터 313m…단자
320…캘리브레이션 키트 320L…커넥터
320S…커넥터 320T…커넥터
320o…커넥터

Claims (10)

1. 둘레 가장자리부(周緣部)의 적어도 일부에 원호 둘레 가장자리부를 구비하는 것과 함께, 해당 원호 둘레 가장자리부의 일부에 급전부를 구비한 안테나 엘리먼트와,
   상기 안테나 엘리먼트의 이면측에 절연된 상태로 대향 배치되고, 상기 안테나 엘리먼트의 최대 지름보다도 긴 박판 모양의 도전체에 의해 구성되는 것과 함께, 상기 안테나 엘리먼트의 이면과 대향하는 영역을 용량 결합부로 하는 동조판과,
   상기 동조판의 상기 용량 결합부의 이면측에 배치되어, 상기 안테나 엘리먼트의 이면측으로부터 복사되는 전파를 흡수하는 전파 흡수체와,
   상기 전파 흡수체의 측면부를 거쳐 해당 전파 흡수체의 이면측으로 되접어 꺾이는 상기 동조판의 잔여 길이 부분과,
   상기 전파 흡수체의 이면측에 배치되어, 표면에 금속 도금막이 형성되는 것과 함께, 상기 동조판의 잔여 길이 부분에 마련된 접지부와 전기적으로 접속되는 동조 도금판과,
   상기 동조 도금판과 전기적으로 접속되는 접지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 동조판의 상기 용량 결합부의 면적을 가변시킴으로써, 상기 안테나 엘리먼트와의 동조 주파수를 조정하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 동조판의 동조 주파수는, 1.3GHz ~ 4.5GHz인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 안테나 엘리먼트와 상기 동조 도금판은, 상기 동조판을 통해서 용량 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 동조 도금판의 동조 주파수는, 600MHz ~ 1.5GHz인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   축 방향 일단부가 상기 급전부에 전기적으로 접속된 중심 도체, 및, 절연체를 통해서 상기 중심 도체의 축 방향 타단부를 포위하는 외부 도체를 구비한 신호 입력 부재와,
   적어도 외측 둘레부에 도전체를 가지고, 상기 외부 도체를 협지하는 탄성적으로 변형 가능한 도전성 쿠션을 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 도전성 쿠션은 긴 길이 방향이 상기 신호 입력 부재의 축 방향과 교차하는 방향으로 연장되도록 배치되어 있고, 상기 도전성 쿠션의 긴 길이 방향 길이를 조정함으로써 상기 안테나 엘리먼트와의 동조 주파수를 조정하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
   상기 도전성 쿠션의 동조 주파수는, 4.5GHz ~ 6GHz인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접지 부재는 상기 신호 입력 부재의 상기 외부 도체와 도통되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나 엘리먼트의 표면측에 NFC 기판이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.

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