WO2005107011A1 - Ｕｗｂループアンテナ - Google Patents

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uwb
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arm
tapered transmission
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Yazdandoost Kamya Yekeh
Ryuji Kohno
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National Institute Of Information And Communications Technology
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/005—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with variable reactance for tuning the antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Definitions

  • the present invention relates to a print loop antenna having an L-shaped arm for emitting UWB signals.
  • Printed monopole and dipole antennas are widely used in various wireless applications because of their many advantages, such as small size, light weight, easy manufacturing, and low cost. Some of them are described in Non-Patent Documents 1 and 2.
  • a loop antenna can also be used for wireless communication (see Non-Patent Documents 3-5).
  • FIG. 11 shows a conventional loop antenna.
  • a loop antenna element is formed on a substrate 1 made of an insulating material by printing a metal such as copper.
  • conventional wire loop antennas have less than 10% bandwidth for 2: 1 VSWR. Therefore, conventional loop antennas have been modified to increase bandwidth.
  • This small gap increased the impedance bandwidth by more than 24%.
  • the L-shaped antenna itself is a kind of a broadband planar antenna that widens the impedance bandwidth and reduces cross-polarized radiation (see Non-Patent Documents 6 and 7).
  • Non-Patent Document 1 KL Wong, GY Lee, ⁇ . W. shiou, A low-profile planar monopole antenna for multiband operation of mobile handsets, "IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 51, pp. 121-125, January 2003.
  • Non-Patent Document 2 J. Perruisseau-Carrier, T.W.Hee, P.S.Hall, 'Dual-polarized broadband dipole, "IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters., Vol. 2, pp. 310-312, 2003.
  • Non-Patent Document 3 RL Li, EM Tentzeris, J. Laskar, VF Fusco, and R. Cahill, "Broadband Loop Antenna for DCS-1800 / IMT-2000 Mobile Phone Handsets," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 12 , pp. 305-307, August 2002.
  • Non-Patent Document 4 KD Katsibas, CA Balanis, PA Tirkas, and CR Birtcher, "Folded Loop Antenna for Mobile Hand-Held Units, IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 46, pp. 260-266, February 1998.
  • Patent Literature 5 R.L.Li, V.F.Fusco, "Lrcularly Polarized Twisted Loop Antenna, IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 50, pp. 1377—1381, October 2002.
  • Non-Patent Document 6 Z.N.Chen and M.Y.W.Chia, "Broadband planar inverted-L antennas, Microwaves, Antennas and Propagation, IEE Proceedings, vol. 148, pp.339-342, October 2001.
  • Non-Patent Document 7 Z.N.Chen, M.Y.W.Chia, "Suspended plate antenna with a pair of L-shaped strips," IEEE APS Symposium, vol. 3, pp. 64-67, June 2002.
  • Non-Patent Document 8 S. Yamamoto, T. Azakami, and K. Itakura, Coupled nonuniform transmission line and its applications, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 15, pp. 220-231, April 1967.
  • Non-Patent Document 9 0. P. Rustogi, "Linearly Tapered Transmission Line and Its
  • Non-Patent Document 10 N.M.Martin and D.W.unffin, "A tapered transmission line model for the feed-probe of a microstrip patch antenna," IEEE APS Symposium, vol. 21, pp. 154-157, May 1983.
  • Patent Document 11 1.Smith, "Principles of the design of lossless tapered transmission line transformers, 7th Pulsed Power Conference, pp. 103-107, June 1989.
  • Non-Patent Document 12 Y. Wang, “New method for tapered transmission line design,” Electronics Letters, vol. 27, pp. 2396-2398, December 1991.
  • Non-Patent Document 13 K. Murakami and J. Ishn, '1 lme- domain analysis for reflection characteristics of tapered and stepped nonuniform transmission lines, "Proceedings of IEEE International Symposium on Circuits and Systems, vol. 3, pp. 518-521 , June 1998.
  • Some antennas have improved impulsive operation at the expense of reduced matching and increased reflection.
  • a large-sized parabolic antenna with good performance is a power that can be used for UWB systems. However, it is not suitable for most commercial-priced portable size applications.
  • the problem to be solved is the antenna configuration for UWB signal emission, especially when low cost, small form factor, and radiation efficient configurations are needed for typical applications. It is.
  • the present invention provides a novel printed loop antenna having an L-shaped arm.
  • This antenna works well with the low bandwidth frequencies of 3.1 GHz-5.1 GHz UWB systems.
  • This antenna has a return loss of less than -10 (dB) over its entire bandwidth.
  • This antenna is formed on an FR4 substrate and is fed by a 50 ⁇ paired tapered transmission line.
  • the low frequency depends on the L-shaped part of the loop antenna, but it has been found that the upper frequency limit is determined by the tapered transmission path.
  • the antenna of the present invention is very easy to design and inexpensive.
  • a wideband L loop antenna is provided. It has excellent performance in the low band of UWB, and has attractive features of small size, low cost, and easy design. It has been shown that VSWR 1.6 is achievable over the entire bandwidth of 3.1-5.1 (GHz). Return loss-10 dB is achieved over that frequency band. The gain is 1 dBi or more over the entire frequency band. Two analytical techniques, the moment method and the finite element method, have been applied to design this new antenna, and it can be concluded that the results from these are reliable. Good impedance matching was easily achieved.
  • FIG. 1 shows a plan view and a sectional view of an L-loop antenna of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an L-loop antenna according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the shape of a tapered transmission line applied to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a frequency characteristic of VSWR of the L loop antenna of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating frequency characteristics of return loss of the L loop antenna of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a frequency characteristic of a gain of the L loop antenna of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a current distribution of the L-loop antenna of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing radiation characteristics at 3.1 GHz of the L loop antenna of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing radiation characteristics at 4.1 GHz of the L-loop antenna of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing radiation characteristics at 5.1 GHz of the L loop antenna of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing a conventional loop antenna.
  • FIGS. 1 and 2 show a novel small planar L-loop antenna.
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a plan view.
  • Fig. 1 (b) is a cross-sectional view taken along line X-X '.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line Y-Y '.
  • FIG. 2 is an example of an L-loop antenna as shown in FIG.
  • a substrate 1 is made of an insulating material such as FR-4, Teflon (registered trademark), or silicon. Or a metal material such as aluminum.
  • FIG. 1 a novel printed loop antenna having an L-shaped arm is shown.
  • This antenna is formed in a square or rectangular loop shape with four arms.
  • the first arm is cut at the center, and both cut ends thereof are connected to tapered transmission lines 4 and 5 of a pair configuration, respectively.
  • the second and third side arms are respectively connected to outer ends of the first arm.
  • Each of the other ends of the second and third arms is connected to both ends of a fourth arm facing the first arm, thereby forming a square or rectangular loop.
  • the L-shaped portion compares the width of one of the side arms and the fourth arm with the other side arm and the first arm connected to the tapered transmission paths 4 and 5 of the pair. It is formed by widening. It is not necessary to increase the width of one of the side arms and the fourth arm over the entire length of the fourth arm. This width may be partially increased in length of each of the one side arm and the fourth arm.
  • the exemplary antenna is printed on the top surface of a substrate 1 made of a copper metal monolayer with a thickness h and having a thickness h ms and a relative permittivity ⁇ .
  • the paired tapered transmission lines 4 and 5 are printed on the upper surface of the same substrate 1.
  • Example antenna size Is 24 x 25 x 1 mm, which is perfectly suitable for wireless systems.
  • the rectangular loop has a length of 98mm, which is quite close to one wavelength of the antenna design.
  • the reference plane is the center of the antenna.
  • the tapered transmission lines 4 and 5 are connected to an external circuit device (not shown).
  • FIG. 1 shows a case where the outer sides of the tapered transmission paths 4 and 5 are linear.
  • the tapered transmission line is formed on the substrate integrally with the antenna element in a shape that widens toward the side antenna element connected to the external circuit device.
  • the tapered transmission line showed good impedance matching over a wide frequency range (see Non-Patent Documents 8-13).
  • This antenna is fed from a 50 ⁇ coaxial cable through a paired tapered transmission line.
  • the taper shape is selected to minimize reflections and optimize impedance matching and bandwidth.
  • the antenna of the present invention also has a substrate 1 made of FR-4 and a copper plate attached to the substrate.
  • the antenna pattern and the impedance matching portion that also provide the antenna element strength can be created by, for example, photoetching a copper plate.
  • Photoresist is applied on a copper plate to form a photoresist film.
  • the photoresist film is exposed using an exposure mask having a pattern of the antenna element and impedance matching ⁇ .
  • the photoresist film is immersed in a solvent, and the unexposed portions are removed with the solvent.
  • the exposed portion of the photoresist film is left on the copper plate.
  • the whole is immersed in a copper etchant, and copper is etched using an etching mask made of photoresist as a mask. In this way, an L-loop antenna in which the tapered transmission lines 4 and 5 are integrated is created.
  • FIG. 2 shows an example of the detailed size of the L loop antenna of the present invention.
  • FIG. 3 shows an example of the shape of the tapered transmission line of the present invention.
  • Figure 3 (a) shows a straight taper transmission line.
  • FIG. 3B shows an example of a curved tapered transmission line.
  • Fig. 3 (c) shows a step-type tapered transmission line.
  • FIG. 4 to FIG. 10 show various characteristics of the antenna according to the embodiment of the present invention.
  • the characteristics of an L-loop antenna with a linear tapered transmission line of the size shown in Figs. 2 and 3 (a) were obtained by simulation.
  • the example antenna can operate in the 3.1-5.1 GHz frequency range. This ante O Describe the antenna design in detail and present the simulation results of this antenna. O Simulation results. Has been confirmed to be reliable.
  • FIG. 4 is a diagram showing the frequency characteristics of the VSWR of the antenna. It has characteristics of VSWR 1.6 or less at a frequency of 3.1 GHz at a frequency of 5.1 GHz.
  • FIG. 5 is a diagram showing the return loss of the antenna of the present invention.
  • the return loss is less than 10 dB over the entire frequency range, clearly indicating that a wide operating bandwidth can be obtained.
  • FIG. 6 shows the frequency characteristics of the gain of the antenna of the present invention. It has been shown that IdBi and above are achieved at all frequencies.
  • FIG. 7 is a diagram showing a current distribution of the L loop antenna of the present invention. The brighter the current, the stronger the current.
  • Figs. 8 to 10 show the radiation patterns at 3.1 GHz, 4.1 GHz, and 5.1 GHz.
  • the X and y axes of the coordinate axis are set with the center of the antenna as the origin.
  • the z-axis is set perpendicular to the antenna plane, passing through the origin.
  • the radiation pattern is almost the same for all frequencies, which is very important for high data rate wireless systems.

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
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Abstract

　本発明において、広帯域Ｌ−ループアンテナが提供される。それは、ＵＷＢの低域帯域に対して優れた性能を有し、かつ小サイズ、安価、設計容易の魅力的な特徴を有している。金属単一層からなるアンテナが基板の上面にプリントされ、かつ、対構成のテーパ伝送路が同じ基板の上面にプリントされる。Ｌ型の形状部が、アンテナ素子の一部の幅を、他の部分と比較して部分的或いは全体的に広くすることにより形成される。  

Description

明 細 書
UWBループアンテナ 技術分野
[0001] 本発明は、 UWB信号放射のために L形状部アームを備えるプリントループアンテ ナに関する。
背景技術
[0002] UWB通信システムと通常の狭帯域通信システムの相違は， UWBシステムはキヤリ ァなしに非常に短いパルスを送信するので，その周波数成分の帯域幅は数 GHz以 上ある。その結果として， UWBシステムでは，アンテナが他のシステムより重要な役 害 IJをはたす。
[0003] 通常のアンテナと比較すると，限られたアンテナ容積の範囲でバンド幅およびゲイ ン等に良好なパラメータを備えるようにすることは難し 、。高 、データレートでローバ ヮ一の UWBシステムの場合に、アンテナ設計はさらに難しいことになる。さらに， UW Bシステムのアンテナは，全周波数帯域において周波数に対する位相変化が線形で あること，水平面内無指向性の放射パターンであること，そして一定ゲインの特性を 備えていなければならない。そのため， UWBアンテナは、不必要なひずみをさける ために注意深く設計されるべきであり、このことが、 UWBシステムではアンテナ設計 が重要となっている理由である。
[0004] プリントモノポール及びダイポールアンテナは、小型、軽量、製造容易、低コストの ような多くの利点のために、種々のワイヤレス用とで広く使用されている。そのいくつ かは、非特許文献 1, 2に記載されている。
[0005] ループアンテナはまた、ワイヤレス通信のために使用することができる（非特許文献 3— 5参照)。
[0006] 図 11は，従来のループアンテナである。絶縁性の材料の基板 1の上に、ループア ンテナ素子が、銅等の金属を印刷することにより、構成される。しかしながら、従来の ワイヤーループアンテナは、 2 : 1VSWRに対して 10%帯域幅以下である。それ故、 従来のループアンテナは、帯域幅を増すために変更を加えた。ワイヤーループ内に 小ギャップを有する広帯域ループアンテナ力 非特許文献 3に記載されている。この 小ギャップは、インピーダンス帯域幅を 24%以上増加させた。
本発明にお 、て、我々は、左及び上アームが一緒になつて L形状部を構成するル ープアンテナを提供する。しカゝしながら、この L形状アンテナ自体は、インピーダンス 帯域幅を広くし、かつ交差偏波放射を小さくする広帯域平面アンテナの一種である（ 非特許文献 6, 7参照)。
非特干文献 1 : K. L. Wong, G. Y. Lee, Τ. W. し hiou, A low-profile planar monopole antenna for multiband operation of mobile handsets," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 51, pp. 121—125, January 2003.
非特許文献 2 : J. Perruisseau- Carrier, T. W. Hee, P. S. Hall, 'Dual-polarized broadband dipole," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters., Vol. 2, pp. 310 - 312, 2003.
非特許文献 3 : R. L. Li, E. M. Tentzeris, J. Laskar, V. F. Fusco, and R. Cahill, " Broadband Loop Antenna for DCS— 1800/IMT— 2000 Mobile Phone Handsets," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 12, pp. 305—307, August 2002. 非特許文献 4 : K. D. Katsibas, C. A. Balanis, P. A. Tirkas, and C. R. Birtcher, " Folded Loop Antenna for Mobile Hand-Held Units, IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 46, pp. 260 - 266, February 1998.
^^特許文献 5 : R. L. Li, V. F. Fusco, "し lrcularly Polarized Twisted Loop Antenna, IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 50, pp. 1377—1381, October 2002.
非特許文献 6 : Z. N. Chen and M. Y. W. Chia, "Broadband planar inverted- L antennas, Microwaves, Antennas and Propagation, IEE Proceedings, vol. 148, pp.339 - 342, October 2001.
非特許文献 7 : Z. N. Chen, M. Y. W. Chia, "Suspended plate antenna with a pair of L- shaped strips," IEEE APS Symposium, vol. 3, pp. 64-67, June 2002.
非特許文献 8 : S. Yamamoto, T. Azakami, and K. Itakura, Coupled nonuniform transmission line and its applications, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 15, pp. 220 - 231, April 1967.
非特許文献 9 : 0. P. Rustogi, "Linearly Tapered Transmission Line and Its
Application in Microwaves," IEEE Transactions on Microwave Theory and
Techniques, vol. 17, pp. 166—168, March 1969.
非特許文献 10 : N. M. Martin and D. W. unffin, "A tapered transmission line model for the feed-probe of a microstrip patch antenna," IEEE APS Symposium, vol. 21, pp. 154-157, May 1983.
特許文献 11 : 1. Smith, "Principles of the design of lossless tapered transmission line transformers, 7th Pulsed Power Conference, pp. 103—107, June 1989.
非特許文献 12 : Y. Wang, "New method for tapered transmission line design," Electronics Letters, vol. 27, pp.2396— 2398, December 1991.
非特許文献 13 : K. Murakami and J. Ishn, '1 lme- domain analysis for reflection characteristics of tapered and stepped nonuniform transmission lines," Proceedings of IEEE International Symposium on Circuits and Systems, vol. 3, pp. 518—521, June 1998.
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] マッチングの低下及び反射の増加という犠牲を払って、衝動的動作を良好にしたァ ンテナがある。また、放射効率を低下する力 マッチングを良好にし、かつインピーダ ンス帯域幅を大きくした、抵抗性負荷のアンテナがある。
[0009] 良好な性能を有する大サイズのパラボラアンテナは UWBシステムに使用できる力 しかし，大部分の巿販価格の携帯サイズの用途には適さな 、。
[0010] UWBシステムについて、解決されるべき課題は、特に、低コストで、形状の小さな 放射効率の良い構成が典型的な用途のために必要とされるとき、 UWB信号放射の ためのアンテナ構成である。
[0011] 本発明において、我々は、 UWBシステムのためのオンチップ或いはスタンドアロー ンアンテナとして使用することができるコンパクトサイズの新規なループアンテナを提 案する。 課題を解決するための手段
[0012] 本発明は、 L形状アームを持つ新規なプリントループアンテナを提供する。このアン テナは、 3. lGHz-5. 1GHzの UWBシステムの低帯域周波数で良好に動作する。 このアンテナは、その帯域幅全体にわたって- 10 (dB)以下のリターンロスを示してい る。
[0013] このアンテナは、 FR4基板上に構成され、かつ、 50 Ωの対構成テーパ伝送路によ つて給電される。その低域周波数は、ループアンテナの L型の形状部に依存するが、 しかし、周波数上限は、テーパ伝送路によって決定されるということがわ力つた。本発 明のアンテナは、非常に設計が容易で、かつ安価である。
発明の効果
[0014] 本発明にお 、て、広帯域 L ループアンテナが提供される。それは、 UWBの低域 帯域に対して優れた性能を有し、かつ小サイズ、安価、設計容易の魅力的な特徴を 有している。 3.1-5.1 (GHz)の全帯域幅にわたって、 VSWR 1.6が達成可能であること が示された。リターンロス- 10 dBが、その周波数帯域に亘つて達成される。その全周 波数帯域に亘つてゲインは、 1 dBi以上である。 2つの分析技術、モーメント法と有限 要素法が、この新規なアンテナを設計するために適用され、これらによる結果は信頼 できると結論づけることができる。良好なインピーダンスマッチングが、簡単に達成さ れた。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本発明の L ループアンテナの平面図と断面図を示す図である。
[図 2]本発明の L ループアンテナの例を示す図である。
[図 3]本発明に適用するテーパ伝送路の形状の例を示す図である。
[図 4]本発明の L ループアンテナの VSWRの周波数特性を示す図である。
[図 5]本発明の L ループアンテナのリターンロスの周波数特性を示す図である。
[図 6]本発明の L ループアンテナの利得の周波数特性を示す図である。
[図 7]本発明の L-ループアンテナの電流分布を示す図である。
[図 8]本発明の L ループアンテナの 3. 1GHzの放射特性を示す図である。
[図 9]本発明の L ループアンテナの 4. 1GHzの放射特性を示す図である。 [図 10]本発明の L ループアンテナの 5. 1GHzの放射特性を示す図である。
[図 11]従来のループアンテナを示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 図 1及び図 2は、新規な小型平面 L ループアンテナを示している。図 1は本発明の 実施の形態を示す図である。図 1 (a)は平面図である。図 1 (b)は X— X'での断面図 である。図 1 (c)は Y— Y'での断面図である。図 2は、図 1に示されるような L ループ アンテナの一例である。図 1において，基板 1は、 FR— 4、テフロン (登録商標）、或い はシリコン等の絶縁性材料で構成され、かっこの基板 1の上に、 L ループアンテナ 力 銅、銀、白金、金、若しくはアルミニウム等の金属材料により構成される。
[0017] 図 1において、 L一形状部アームを持つ新規なプリントループアンテナが示されてい る。このアンテナは、 4つのアームを有する正方形又は長方形ループ形状に形成さ れる。第 1のアームは、中央で切断されて、その両切断端がそれぞれ対構成のテー パ伝送路 4, 5に接続されている。第 2及び第 3のサイドアームは、第 1のアームの外 端とそれぞれ接続されている。第 2及び第 3のアームの他端のそれぞれは、第 1のァ ームに対向する第 4のアームの両端に接続され、これによつて、正方形或いは矩形 ループを形成している。
[0018] L型の形状部は、サイドアームの一方と第 4のアームの幅を、他のサイドアーム及び 対構成のテーパ伝送路 4, 5と接続されている第 1のアームと比較して、広くすること により形成される。し力しながら、その一方のサイドアームと第 4のアームの全長に亘 つてその幅を広くすることは必ずしも必要ではない。この幅は、一方のサイドアーム及 び第 4のアームのそれぞれの長さを部分的に広くしても良 、。
[0019] 線形偏波放射をするために、正方形 (又は矩形)ループアンテナの外周の全長は、 実質上 1波長にすべきである。 3. 1GHz用のアンテナの設計は、波長 λ = 96.77
0 mmになる。例示のアンテナは、厚さ hの銅の金属単一層力 構成され、かつ、厚さ h m s 及び比誘電率 ε の基板 1の上面にプリントされる。対構成のテーパ伝送路 4, 5は、 同じ基板 1の上面にプリントされる。
[0020] 金属層は、厚さ h = 0.018 mmを有している。この金属層は、 ε = 4.4 ,誘電損失（ m r
loss tangent) tan Θ = 0.02,厚さ h = 1 mmの基板上にある。例示のアンテナのサイズ は、 24 x 25 x 1 mmであり、ワイヤレスシステムに対して全く適切である。矩形ループ は、アンテナ設計の 1波長にかなり近い 98mmの長さを有している。基準面は、アンテ ナの中央である。
[0021] テーパ伝送路 4, 5は、外部の回路装置（図示せず）に接続される。図 1はテーパ伝 送路 4, 5の外側の辺の形状が直線型である場合を示すものである。テーパ伝送路 は、外部の回路装置に接続される側力 アンテナ素子に向力つて広くなる形状でァ ンテナ素子と一体に基板上に形成されている。
[0022] テーパ伝送路は、広い周波数範囲に亘つて良好なインピーダンスマッチングを示し た (非特許文献 8— 13参照)。このアンテナは、対構成テーパ伝送路を通して 50 Ω同 軸ケーブルから給電される。テーパ形状は、反射を最小化し、かつインピーダンスマ ツチング及び帯域幅を最適化するように選択される。
[0023] 本発明のアンテナは， FR— 4でつくられる基板 1、及びこの基板に張り付けた銅板 力も造られる。アンテナ素子力もなるアンテナパターン及びインピーダンスマッチング 部は、例えば、銅板をフォトエッチングすることにより作成することができる。銅板の上 にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を生成する。次に，アンテナ素子およびィ ンピーダンス整合咅のノ ターンをもつ露光マスクによりフォトレジスト膜を露光する。 そのフォトレジスト膜を溶剤に浸漬し，露光されない部分を溶剤により除去する。フォ トレジスト膜の露光された部分は、銅板の上に残される。次に，全体を銅のエッチング 液に浸漬し，フォトレジストで作られたエッチングマスクをマスクとして銅をエッチング する。これによつて、テーパ伝送路 4, 5を一体ィ匕した L-ループアンテナを作成する。
[0024] 図 2は本発明の L ループアンテナの詳細なサイズの例を示す。
[0025] 図 3は本発明のテーパ伝送路の形状の例を示す。図 3 (a)は直線型のテーパ伝送 路である。図 3 (b)は曲線状のテーパ伝送路の例を示すものである。図 3 (c)はステツ プ型テーパ伝送路を示すものである。
[0026] 図 4一図 10は本発明の実施の形態のアンテナの各種特性を示す。図 2,図 3 (a)に 示すサイズの直線テーパ伝送路をもつ L ループアンテナの特性をシミュレーション により求めたものである。
[0027] 例示のアンテナは、 3.1-5.1 GHzの周波数範囲で動作することができる。このアンテ ナ設計について詳細に述べ、かつ、このアンテナのシミュレーション結果を提示する oシ ュレーション結果 ίま, Ansoft Designer 1.1及ぴ Ansoft High Frequency Structure Simulator, HFSS 9.1で得られたものであり，得られた結果は、信頼性がある ことが確認されている。
[0028] 図 4は，アンテナの VSWRの周波数特性を示す図である。 3. 1力 5. 1GHzの周 波数で VSWR1. 6以下の特性を示す。
[0029] 図 5は，本発明のアンテナのリターンロスを示す図である。リターンロスは，全周波数 範囲で 10dB以下であり，広い動作帯域幅が得られることが明白に示されている。
[0030] 図 6は，本発明のアンテナの利得の周波数特性である。全周波数において IdBi以 上が達成されることが示されて 、る。
[0031] 図 7は，本発明の L ループアンテナの電流分布を示す図である。明るいほど電流 が強い。
[0032] 図 8—図 10は， 3. 1GHz, 4. 1GHzおよび 5. 1GHzでの放射パターンを示す。座 標軸は図 1に示すように，アンテナの中心を原点として X軸および y軸を定める。 z軸 は原点を通って，アンテナの面に垂直な方向に定める。
[0033] 図 8—図 10において，実線のパターンは φ =0° での放射パターンである。点線の パターンは φ = 90° の放射パターンである。図示のように良好な放射パターンであ ることが示されている。放射パターンは、全周波数に対して殆ど同じであり、このこと は、高データレートのワイヤレスシステムに対して非常に重要である。

Claims

請求の範囲
[1] 対構成のテーパ伝送路と接続される第 1のアーム、該第 1のアームの両外端とそれぞ れ接続されるサイドの第 2及び第 3のアーム、該第 2及び第 3のアームの他端のそれ ぞれと接続される第 4のアームを有して、正方形或!ヽは矩形ループを形成する UWB ノレープアンテナにおいて、
金属単一層からなるアンテナが基板の上面にプリントされ、かつ、前記対構成のテ ーパ伝送路が同じ基板の上面にプリントされ、
L型の形状部が、サイドアームの 1つ及び第 4のアームの幅を、他のサイドアーム及 び第 1のアームと比較して、部分的或いは全体的に広くすることにより形成される、 ことから成る UWBループアンテナ。
[2] テーパ伝送路は、外部回路装置が接続される端部力もアンテナ素子に向力つて広く なる形状で、アンテナ素子と一体に基板上に形成されて!ヽる請求項 1に記載の UW
Bノレープアンテナ。
[3] 前記テーパ伝送路の外側の辺は直線形状、湾曲形状、或いはステップ形状である 請求項 2に記載の UWBループアンテナ。
[4] 前記金属層は銅，銀， 白金，金もしくはアルミニウムのいずれか一つである請求項 1 に記載の UWBループアンテナ。
[5] 前記基板の材料はテフロン (登録商標）， FR— 4もしくはシリコンのいずれか一つであ る請求項 1に記載の UWBループアンテナ。
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