JP2005260382A - Dipole antenna - Google Patents
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Abstract
【課題】不平衡線路を介して給電する際に、給電部に平衡と不平衡の変換を行うバランを設ける必要がなく、アンテナの特性を向上することができると共に、小型化を図ることができるダイポールアンテナを提供する。
【解決手段】 ダイポールアンテナ100は、放射導体10A,10Bは、線状放射導体11,12と、ヘリカル構造の導体13,14とから構成される。不平衡線路のグランドにつながる放射導体10Bより、信号線につながる放射導体10Aの電気長を長くするように、電気長(または、インダクタンス)の異なるヘリカル構造の導体13,14が設けられる。この場合、ヘリカル構造の導体13のインダクタンスは、ヘリカル構造の導体14のインダクタンスよりも大きくなるようにされ、且つ信号線につながる放射導体10Aと、グランド線につながる放射導体10Bとの合計電気長は2分の1波長になる。
【選択図】 図1
When power is fed through an unbalanced line, it is not necessary to provide a balun for converting between balanced and unbalanced in the power feeding section, so that the characteristics of the antenna can be improved and the size can be reduced. Provide a dipole antenna.
In a dipole antenna 100, radiation conductors 10A and 10B are composed of linear radiation conductors 11 and 12 and helical structure conductors 13 and 14, respectively. Helical conductors 13 and 14 having different electrical lengths (or inductances) are provided so that the electrical length of the radiation conductor 10A connected to the signal line is longer than the radiation conductor 10B connected to the ground of the unbalanced line. In this case, the inductance of the helical structure conductor 13 is set to be larger than the inductance of the helical structure conductor 14, and the total electrical length of the radiation conductor 10A connected to the signal line and the radiation conductor 10B connected to the ground line is It becomes a half wavelength.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、不平衡線路を介して給電されるダイポールアンテナに関する。詳しくは、不平衡線路のグランド線につながる放射導体より、信号線につながる放射導体の電気長を長くするように、信号線につながる放射導体、または両方の放射導体の一部分が所定電気長のヘリカル構造の導体から構成される構成とすることによって、ダイポールアンテナに不平衡線路を介して給電する際に、給電部に平衡と不平衡の変換を行うバランを設ける必要がなく、アンテナの特性を向上することができると共に、小型化を図ることができるようにしたダイポールアンテナに係るものである。 The present invention relates to a dipole antenna fed through an unbalanced line. Specifically, the radiating conductor connected to the signal line or a part of both radiating conductors has a predetermined electric length so that the electric length of the radiating conductor connected to the signal line is longer than the radiating conductor connected to the ground line of the unbalanced line. By using a structure composed of conductors, when feeding power to the dipole antenna via an unbalanced line, it is not necessary to provide a balun that converts between balanced and unbalanced in the feeding section, improving the characteristics of the antenna In addition, the present invention relates to a dipole antenna that can be reduced in size.
移動体無線通信装置等に用いられる小型のアンテナとしては、従来から種々の構成のものが提案され用いられている。そのような小型のアンテナとして良く利用されるのは、チップアンテナがある。 Conventionally, various antennas having various configurations have been proposed and used as small antennas used in mobile radio communication apparatuses and the like. A chip antenna is often used as such a small antenna.
チップアンテナは、放射導体を1つだけもつ4分の1波長型の小型アンテナであるが、アンテナが設置される基板のグランドに多くの電流が流れ、グランドも含めて1つのアンテナとして動作するため、アンテナを設置する位置や基板の大きさによってアンテナの特性が大きく異なり、基板のレイアウトが困難である。これに対して、4分の1波長の電気長の放射導体を2つ持ち、全体として2分の1波長となるダイポールアンテナはグランドに電流が流れないため、レイアウトが容易である。そのため、ダイポールアンテナは広く利用されている。 The chip antenna is a quarter-wave type small antenna having only one radiation conductor, but a large amount of current flows through the ground of the substrate on which the antenna is installed, and the chip antenna operates as one antenna including the ground. The antenna characteristics vary greatly depending on the position where the antenna is installed and the size of the substrate, making it difficult to layout the substrate. On the other hand, a dipole antenna having two radiating conductors having an electrical length of a quarter wavelength and having a half wavelength as a whole is easy to layout because no current flows to the ground. Therefore, dipole antennas are widely used.
図6は、平衡線路を介してダイポールアンテナに給電する例を示す図である。図6に示すように、このダイポールアンテナ1は、実質的に4分の1波長の電気長の放射導体2,3に平衡線路4を介して給電される。この場合、平衡線路4によりダイポールアンテナ1に直接に給電することが可能である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which power is supplied to the dipole antenna via a balanced line. As shown in FIG. 6, this
図7は、不平衡線路を介してダイポールアンテナに給電する例を示す図である。図7に示すように、このダイポールアンテナ1は、平衡と不平衡の変換を行うバラン5を介して、実質的に4分の1波長の電気長の放射導体2,3に不平衡線路6により給電される。この場合、不平衡線路6によりダイポールアンテナ1に直接に給電することができないため、平衡と不平衡の変換を行うバラン5を介して給電するようになされている。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which power is supplied to the dipole antenna via an unbalanced line. As shown in FIG. 7, the
また、小型化するために、アンテナ実寸に対して、等価的にアンテナ実効長を長くした携帯無線機器用アンテナが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to reduce the size, there has been proposed an antenna for portable radio equipment in which the effective antenna length is equivalently increased with respect to the actual size of the antenna (see, for example, Patent Document 1).
この場合、ダイポールアンテナの給電端子側にローディング・コイルを設けることで、所望の同調周波数の電波の波長に対して、効率や利得を下げずに、アンテナ実寸に対して、等価的にアンテナ実効長を長くすることができ、小型化することができる。 In this case, by providing a loading coil on the feed terminal side of the dipole antenna, the antenna effective length is equivalent to the actual size of the antenna without reducing the efficiency and gain for the wavelength of the radio wave of the desired tuning frequency. Can be lengthened and the size can be reduced.
しかしながら、ダイポールアンテナは、チップアンテナに比べてサイズが大きいため、アンテナの設置スペースを十分にとることができない小型の携帯無線端末等に使うのが難しい。また、一般に、ダイポールアンテナの給電は平衡線路を用いるため、同軸ケーブル等の不平衡線路で直接に給電する時には、図8に示すように、アンテナの基本周波数の近傍に2つの周波数で共振点が発生するので、所望周波数の送受信に対して不都合である。この場合、給電部分に平衡と不平衡の変換を行うバランを挟んでアンテナとケーブルを接続しなければならないので、部品点数が増え、全体のサイズが大きくなるという問題点があった。 However, since the dipole antenna is larger in size than the chip antenna, it is difficult to use the dipole antenna for a small portable wireless terminal or the like that cannot take up sufficient installation space for the antenna. In general, since a balanced line is used for feeding a dipole antenna, when feeding directly with an unbalanced line such as a coaxial cable, as shown in FIG. 8, there are resonance points at two frequencies near the fundamental frequency of the antenna. This is inconvenient for transmission / reception of a desired frequency. In this case, the antenna and the cable have to be connected with a balun that performs balanced and unbalanced conversion in the power feeding portion, which increases the number of components and increases the overall size.
また、ダイポールアンテナでは、電流の流れる方向が一直線上にあるため、偏波の方向が一定であり、それと垂直な偏波を送受信することができないという欠点がある。 In addition, the dipole antenna has a drawback in that since the direction of current flow is in a straight line, the direction of polarization is constant, and polarized waves perpendicular to the direction cannot be transmitted and received.
また、特許文献1の場合、コイルを設けることで、アンテナを小型化することができるが、同軸ケーブル等の不平衡線路で直接に給電することができなかった。
In
そこで、この発明は、不平衡線路を介して給電する際に、給電部に平衡と不平衡の変換を行うバランを設ける必要がなく、アンテナの特性を向上することができると共に、小型化を図ることができるようにしたダイポールアンテナを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention eliminates the need to provide a balun that performs balanced and unbalanced conversion in the power feeding portion when power is fed through the unbalanced line, and can improve the antenna characteristics and reduce the size. An object of the present invention is to provide a dipole antenna that can be used.
この発明に係るダイポールアンテナは、それぞれ共振周波数に対応する所定電気長を持つ2つの放射導体に不平衡線路を介して給電されるダイポールアンテナにおいて、基本周波数の近傍での共振周波数を一つにするために、不平衡線路のグランド線につながる放射導体より、信号線につながる放射導体の電気長を長くするように、信号線につながる放射導体、または両方の放射導体の一部分が所定電気長のヘリカル構造の導体から構成されるものである。 The dipole antenna according to the present invention is a dipole antenna in which two radiating conductors each having a predetermined electrical length corresponding to the resonance frequency are fed via an unbalanced line, and the resonance frequency in the vicinity of the fundamental frequency is united. Therefore, the radiating conductor connected to the signal line, or a part of both radiating conductors, has a predetermined electrical length so that the electric length of the radiating conductor connected to the signal line is longer than the radiating conductor connected to the ground line of the unbalanced line. It is composed of a structure conductor.
例えば、ヘリカル構造の導体は、放射導体の中心よりも給電点に近い位置に配置されるようになされる。また、ヘリカル構造の導体は、チップコイルである。 For example, the helical structure conductor is arranged at a position closer to the feeding point than the center of the radiation conductor. The helical structure conductor is a chip coil.
また例えば、チップコイルによって誘起される磁界の方向がその近傍にある金属面に対して平行であるように、チップコイルが配置される。 Further, for example, the chip coil is arranged so that the direction of the magnetic field induced by the chip coil is parallel to the metal surface in the vicinity thereof.
また例えば、放射導体は、中心よりも先端部に近い部分の導体幅が、給電点に近い部分の導体幅よりも広くなるように、容量負荷部が設けられる。 Further, for example, the radiation conductor is provided with the capacitive load portion so that the conductor width of the portion closer to the tip portion than the center is wider than the conductor width of the portion closer to the feeding point.
この発明においては、不平衡線路のグランド線につながる放射導体より、信号線につながる放射導体の電気長を長くするように、信号線につながる放射導体、または両方の放射導体の一部分が所定電気長のヘリカル構造の導体から構成される。ここで、ヘリカル構造の導体は立体的なつるまき線や二次元の渦巻き状にしたものが考えられる。 In the present invention, the radiation conductor connected to the signal line or a part of both radiation conductors has a predetermined electrical length so that the electrical length of the radiation conductor connected to the signal line is made longer than the radiation conductor connected to the ground line of the unbalanced line. It is composed of a conductor with a helical structure. Here, the helical conductor may be a three-dimensional helical line or a two-dimensional spiral.
これにより、グランド線よりも信号線の方が電圧変化が大きい不平衡線路を介してダイポールアンテナに給電する際に、それぞれの線につながる2つの放射導体に均等に電流が分配されるため、給電部に平衡と不平衡の変換を行うバランを設ける必要がなく、アンテナの特性を向上することができると共に、小型化を図ることが可能となる。 As a result, when power is supplied to the dipole antenna via an unbalanced line in which the voltage change of the signal line is larger than that of the ground line, the current is evenly distributed to the two radiation conductors connected to each line. It is not necessary to provide a balun for conversion between balanced and unbalanced in the part, and the characteristics of the antenna can be improved and the size can be reduced.
また、ダイポールアンテナの放射導体の一部をヘリカル構造にすることで、その近傍に強い磁界および電界が集中し、まわりに漏れ出す磁界および電界が小さくなるため、ヘリカル構造を持たない従来のダイポールアンテナに比べて周辺環境によるアンテナの特性変化が小さい。例えば、従来のダイポールアンテナはアンテナを手で覆ったり金属板の近くに設置した場合に利得が大きく劣化するが、ヘリカル構造を使って小型化したダイポールアンテナはそのような環境下でも利得が低下する度合いが小さい。 In addition, by forming a part of the radiation conductor of the dipole antenna into a helical structure, a strong magnetic field and electric field concentrate in the vicinity, and the magnetic field and electric field leaking out around it become smaller, so the conventional dipole antenna without a helical structure Compared to, antenna characteristics change due to the surrounding environment is small. For example, the gain of a conventional dipole antenna is greatly deteriorated when the antenna is covered with a hand or installed near a metal plate, but the gain of a dipole antenna miniaturized using a helical structure is reduced even in such an environment. The degree is small.
また、チップコイルを用いることで、チップコイルは基材内に導体が立体的に構成されているので、3次元的に流れる電流成分が存在するため、すべての方向の偏波について、ある程度の感度を持つことが可能となる。 In addition, by using the chip coil, since the conductor of the chip coil is three-dimensionally formed in the base material, there is a current component that flows three-dimensionally. It becomes possible to have.
また、チップコイルを用いるため、チップコイルの内部の導体の長さを変更し、即ちチップコイルのインダクタンスを変更するだけで放射導体の長さの変更ができるので、ダイポールアンテナの共振周波数を簡単に調整することが可能となる。また、チップコイルの近傍にあるRFコネクタ等の金属面によりアンテナの特性に与える影響を抑えることが可能となる。 Since the chip coil is used, the length of the radiation inside the chip coil can be changed, that is, the length of the radiation conductor can be changed simply by changing the inductance of the chip coil. It becomes possible to adjust. In addition, it is possible to suppress the influence on the antenna characteristics by the metal surface such as the RF connector in the vicinity of the chip coil.
また、放射導体の先端に幅広の容量負荷部を設けたことで、容量負荷部を設けない場合に比べてヘリカル構造の導体に流れる電流の量が大きいため、ダイポールアンテナをより効果的に小型化することが可能となる。即ち、同じ共振周波数のダイポールアンテナを作る場合、ヘリカル構造の導体の巻き数を少なくし、放射導体の物理的な長さを短くすることができる。導体の長さが短ければ直流抵抗が小さいので、ダイポールアンテナの内部で熱として失われる電力が減り、ダイポールアンテナの放射利得が高くなる。 In addition, by providing a wide capacitive load at the tip of the radiating conductor, the amount of current flowing through the helical structure conductor is larger than when no capacitive load is provided, so the dipole antenna can be more effectively downsized. It becomes possible to do. That is, when making a dipole antenna having the same resonance frequency, the number of turns of the helical structure conductor can be reduced, and the physical length of the radiation conductor can be shortened. If the length of the conductor is short, the direct current resistance is small, so that the power lost as heat inside the dipole antenna is reduced and the radiation gain of the dipole antenna is increased.
この発明によれば、不平衡線路を介して給電されるダイポールアンテナにおいて、不平衡線路のグランド線につながる放射導体より、信号線につながる放射導体の電気長を長くするように、信号線につながる放射導体、または両方の放射導体の一部分が所定電気長のヘリカル構造の導体から構成されるものであり、ダイポールアンテナに不平衡線路を介して給電する際に、給電部に平衡と不平衡の変換を行うバランを設ける必要がなく、アンテナの特性を向上することができると共に、小型化を図ることができる。 According to the present invention, in a dipole antenna fed through an unbalanced line, it is connected to the signal line so that the electrical length of the radiating conductor connected to the signal line is longer than the radiating conductor connected to the ground line of the unbalanced line. The radiating conductor, or a part of both radiating conductors, is composed of a conductor with a helical structure with a predetermined electrical length, and when feeding the dipole antenna via an unbalanced line, conversion between balanced and unbalanced in the feeding section Therefore, it is not necessary to provide a balun for performing the antenna, and the characteristics of the antenna can be improved and the size can be reduced.
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態のダイポールアンテナについて説明する。 Hereinafter, a dipole antenna according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態のダイポールアンテナ100の構成を示す図である。図1に示すように、ダイポールアンテナ100は、放射導体10A,10Bから構成されている。ここで、放射導体10A,10Bは、線状放射導体11,12と、ヘリカル構造の導体13,14とから構成される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
線状放射導体11,12は、例えば所定電気長の金属線からなるものである。この例の場合、線状放射導体11は、ヘリカル構造の導体13を介して不平衡線路の信号線に接続されている。また、線状放射導体12は、ヘリカル構造の導体14を介して不平衡線路のグランド線に接続されている。
The
ヘリカル構造の導体13,14は、螺旋状に形成されており、不平衡線路の近傍に設けられる。ヘリカル構造の導体13は、信号線につながる放射導体10Aの一部として機能する。また、ヘリカル構造の導体14は、グランド線につながる放射導体10Bの一部として機能する。そのため、ダイポールアンテナ100のサイズを小さくすることが可能である。
The
また、アンテナの基本周波数の近傍での共振周波数を一つにするために、グランド線につながる放射導体10Bより、信号線につながる放射導体10Aの電気長を長くするように、ヘリカル構造の導体13のインダクタンスは、ヘリカル構造の導体14のインダクタンスよりも大きくなるようにされる。この場合、信号線につながる放射導体10Aと、グランド線につながる放射導体10Bとの合計電気長は2分の1波長になる。
Further, in order to unite the resonance frequency near the fundamental frequency of the antenna, the
図1に示すダイポールアンテナ100は、不平衡線路を介して給電される場合、不平衡線路により広い周波数帯域に渡って効果的に給電を行うことができる。図2に示すように、ダイポールアンテナ100の基本周波数の近傍に1つの周波数で共振点が形成することができる。
When the
このように本実施の形態においては、ダイポールアンテナ100は、不平衡線路のグランド線につながる放射導体10Bより、信号線につながる放射導体10Aの電気長を長くするように、放射導体10A,10Bの一部分がヘリカル構造の導体13,14から構成される。この場合、ヘリカル構造の導体13のインダクタンスは、ヘリカル構造の導体14のインダクタンスよりも大きくなるようにされ、且つ信号線につながる放射導体10Aと、グランド線につながる放射導体10Bとの合計電気長は2分の1波長になる。
As described above, in the present embodiment, the
これにより、ダイポールアンテナ100に不平衡線路を介して給電する際に、放射導体と不平衡線路の間に平衡と不平衡の変換を行うバランを設ける必要がなく、アンテナの特性を向上することができると共に、小型化を図ることができる。
Accordingly, when supplying power to the
また、螺旋状のヘリカル構造の導体13,14を用いることで、ヘリカル構造の導体13,14が立体的に構成されているので、3次元的に流れる電流成分が存在するため、すべての方向の偏波について、ある程度の感度を持つことができる。
In addition, since the
また、アンテナの放射導体の一部をヘリカル構造にすることで、その近傍に強い磁界および電界が集中し、まわりに漏れ出す磁界および電界が小さくなるため、ヘリカル構造を持たない従来のアンテナに比べて周辺環境によるアンテナの特性変化が小さい。例えば、従来のダイポールアンテナはアンテナを手で覆ったり金属板の近くに設置した場合に利得が大きく劣化するが、ヘリカル構造を使って小型化したダイポールアンテナはそのような環境化でも利得が低下する度合いが小さい。 In addition, by making a part of the radiation conductor of the antenna into a helical structure, a strong magnetic field and electric field concentrate in the vicinity, and the magnetic field and electric field leaking out around it become smaller, so compared to conventional antennas without a helical structure The change in antenna characteristics due to the surrounding environment is small. For example, the gain of a conventional dipole antenna is greatly deteriorated when the antenna is covered with a hand or placed near a metal plate, but the gain of a dipole antenna miniaturized using a helical structure is lowered even in such an environment. The degree is small.
図3は、本発明の第2の実施の形態のダイポールアンテナ200の構成を示す図である。図3(a)はダイポールアンテナ200の側面図であり、図3(b)はダイポールアンテナ200の平面図である。ダイポールアンテナ200は、渦巻き状のヘリカル構造を放射導体の一部として用いる例である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a
図3に示すように、ダイポールアンテナ200は、放射導体20A,20Bと、給電部としてのRFコネクタ25とから構成されている。ここで、放射導体20A,20Bは、パターン状放射導体21,22と、ヘリカル構造の導体23,24とから構成される。
As shown in FIG. 3, the
パターン状放射導体21,22は、プリント基板上に形成された所定電気長のパターンである。このパターン状放射導体21,22は、スルーホールによりプリント基板の反対側に形成されたヘリカル構造の導体23,24と電気的に接続されている。この例の場合、パターン状放射導体21は、ヘリカル構造の導体23を介して不平衡線路の信号線に接続されている。また、パターン状放射導体22は、ヘリカル構造の導体24を介して不平衡線路のグランド線に接続されている。
The patterned
ヘリカル構造の導体23,24は、プリント基板上に形成された渦巻き状のヘリカル構造のパターンであり、給電部としてのRFコネクタ25の近傍に設けられる。ヘリカル構造の導体23は、信号線につながる放射導体20Aの一部として機能する。また、ヘリカル構造の導体24は、グランド線につながる放射導体20Bの一部として機能する。そのため、ダイポールアンテナ200のサイズを小さくすることが可能である。
The helical conductors 23 and 24 are spiral helical patterns formed on the printed circuit board, and are provided in the vicinity of the RF connector 25 serving as a power feeding unit. The helical structure conductor 23 functions as a part of the radiation conductor 20A connected to the signal line. The helical structure conductor 24 functions as a part of the radiation conductor 20B connected to the ground line. Therefore, the size of the
また、アンテナの基本周波数の近傍での共振周波数を一つになるために、グランド線につながる放射導体20Bより、信号線につながる放射導体20Aの電気長を長くするように、ヘリカル構造の導体23のインダクタンスは、ヘリカル構造の導体24のインダクタンスよりも大きくなるようにされる。この場合、グランド線につながる放射導体と、信号線につながる放射導体との合計電気長は2分の1波長になる。 Further, in order to unite the resonance frequency in the vicinity of the fundamental frequency of the antenna, the helical conductor 23 is set so that the electrical length of the radiation conductor 20A connected to the signal line is longer than the radiation conductor 20B connected to the ground line. Is set to be larger than the inductance of the conductor 24 having a helical structure. In this case, the total electrical length of the radiation conductor connected to the ground line and the radiation conductor connected to the signal line is a half wavelength.
RFコネクタ25は、信号端子と、グランド端子とを有し、同軸ケーブルによりアンテナと送受信回路とを接続するためのコネクタである。 The RF connector 25 has a signal terminal and a ground terminal, and is a connector for connecting an antenna and a transmission / reception circuit with a coaxial cable.
図3に示すダイポールアンテナ200は、不平衡線路を介して給電される場合、基本周波数の近傍に1つの周波数で共振点が形成することができる(図2参照)。
When the
このように本実施の形態においては、ダイポールアンテナ200は、不平衡線路のグランドにつながる放射導体20Bより、信号線につながる放射導体20Aの電気長を長くするように、放射導体20A,20Bの一部分がヘリカル構造の導体23,24から構成される。この場合、ヘリカル構造の導体23のインダクタンスは、ヘリカル構造の導体24のインダクタンスよりも大きくなるようにされ、且つ信号線につながる放射導体20Aと、グランド線につながる放射導体20Bとの合計電気長は2分の1波長になる。
Thus, in the present embodiment, the
これにより、ダイポールアンテナ200に不平衡線路を介して給電する際に、給電部に平衡と不平衡の変換を行うバランを設ける必要がなく、アンテナの特性を向上することができると共に、小型化を図ることができる。
As a result, when feeding power to the
また、プリント基板上に形成された渦巻き状のヘリカル構造の導体23,24を用いることで、アンテナの製作が容易になり、コストの削減ができる。 Further, by using the spiral helical conductors 23 and 24 formed on the printed circuit board, the antenna can be easily manufactured and the cost can be reduced.
図4は、本発明の第3の実施の形態のダイポールアンテナ300の構成を示す図である。ダイポールアンテナ300は、ヘリカル構造の導体としてチップコイルを用いる例である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a
図4に示すように、ダイポールアンテナ300は、放射導体30A,30Bと、給電部としてのRFコネクタ35とから構成されている。ここで、放射導体30A,30Bは、パターン状放射導体31,32と、チップコイル33,34とから構成される。
As shown in FIG. 4, the
パターン状放射導体31,32は、プリント基板上に形成された所定電気長のパターンである。この例の場合、パターン状放射導体31は、RFコネクタ35の近傍に所定間隔を設けて2つの部分に形成され、この2つの部分はチップコイル33で電気的に接続されている。パターン状放射導体31は、不平衡線路の信号線に接続されている。また、パターン状放射導体32は、RFコネクタ35の近傍に所定間隔を設けて2つの部分に形成され、この2つの部分はチップコイル34で電気的に接続されている。このパターン状放射導体31は、不平衡線路のグランド線に接続されている。
The patterned
なお、パターン状放射導体31,32は、電波を放射する機能のほかに、チップコイル33,34を基板に固定する役割を果たす。これにより、他の補強治具を用いることなく、強固なダイポールアンテナ300を作ることができる。
The patterned
チップコイル33,34は、セラミック等の基材の表面あるいは内部に螺旋状に巻かれたヘリカル状導体を持つものである。また、チップコイル33,34は、例えば、巻線タイプ、積層タイプ、フィルムタイプなどがある。 The chip coils 33 and 34 have helical conductors spirally wound on the surface or inside of a substrate such as ceramic. The chip coils 33 and 34 include, for example, a winding type, a laminated type, and a film type.
チップコイル33,34は、給電部としてのRFコネクタ35の近傍に設けられる。チップコイル33は、信号線につながる放射導体30Aの一部として機能する。また、チップコイル34は、グランド線につながる放射導体30Bの一部として機能する。そのため、ダイポールアンテナ300のサイズを小さくすることが可能である。
The chip coils 33 and 34 are provided in the vicinity of the RF connector 35 as a power feeding unit. The chip coil 33 functions as a part of the radiation conductor 30A connected to the signal line. The chip coil 34 functions as a part of the radiation conductor 30B connected to the ground line. Therefore, the size of the
また、アンテナの基本周波数の近傍での共振周波数を一つになるために、グランド線につながる放射導体より、信号線につながる放射導体の電気長を長くするように、チップコイル33のインダクタンスは、チップコイル34のインダクタンスよりも大きくなるようにされる。この場合、グランド線につながる放射導体30Bと、信号線につながる放射導体30Aとの合計電気長は2分の1波長になる。 Further, in order to make the resonance frequency near the fundamental frequency of the antenna one, the inductance of the chip coil 33 is set so that the electrical length of the radiation conductor connected to the signal line is longer than the radiation conductor connected to the ground line. The inductance is made larger than the inductance of the chip coil 34. In this case, the total electrical length of the radiation conductor 30B connected to the ground line and the radiation conductor 30A connected to the signal line is a half wavelength.
RFコネクタ35は、信号端子と、グランド端子とを有し、同軸ケーブルによりアンテナと送受信回路とを接続するためのコネクタである。 The RF connector 35 has a signal terminal and a ground terminal, and is a connector for connecting the antenna and the transmission / reception circuit with a coaxial cable.
図4に示すダイポールアンテナ300は、不平衡線路を介して給電される場合、基本周波数の近傍に1つの周波数で共振点が形成することができる(図2参照)。
When the
このように本実施の形態においては、ダイポールアンテナ300は、不平衡線路のグランドにつながる放射導体30Bより、信号線につながる放射導体30Aの電気長を長くするように、放射導体30A,30Bの一部分としてチップコイル(ヘリカル構造の導体)33,34が設けられる。この場合、チップコイル33のインダクタンスは、チップコイル34のインダクタンスよりも大きくなるようにされ、且つ信号線につながる放射導体30Aと、グランド線につながる放射導体30Bとの合計電気長は2分の1波長になる。
As described above, in this embodiment, the
これにより、ダイポールアンテナ300に不平衡線路を介して給電する際に、給電部に平衡と不平衡の変換を行うバランを設ける必要がなく、アンテナの特性を向上することができると共に、小型化を図ることができる。
As a result, when feeding power to the
また、基材内に導体が立体的に構成されているチップコイル33,34を用いることで、3次元的に流れる電流成分が存在するため、すべての方向の偏波について、ある程度の感度を持つことができる。 Further, since the current components flowing three-dimensionally exist by using the chip coils 33 and 34 in which the conductor is three-dimensionally formed in the base material, there is a certain degree of sensitivity with respect to the polarization in all directions. be able to.
また、チップコイル33,34を用いるため、チップコイル33,34の内部の導体の長さを変更し、即ちチップコイル33,34のインダクタンスを変更するだけで放射導体の長さの変更ができるので、ダイポールアンテナ300の共振周波数を簡単に調整することができる。
Further, since the chip coils 33 and 34 are used, the length of the radiation conductor can be changed simply by changing the length of the conductor inside the chip coils 33 and 34, that is, by changing the inductance of the chip coils 33 and 34. The resonance frequency of the
図5は、本発明の第4の実施の形態のダイポールアンテナ400の構成を示す図である。ダイポールアンテナ400は、ヘリカル構造の導体としてチップコイルを用い、且つ放射導体の先端に容量負荷部を設ける例である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a
図5に示すように、ダイポールアンテナ400は、放射導体40A,40Bと、給電部としてのRFコネクタ45とから構成されている。ここで、放射導体40A,40Bは、パターン状放射導体41,42と、チップコイル43,44とから構成される。
As shown in FIG. 5, the
パターン状放射導体41,42は、プリント基板上に形成された所定電気長のパターンである。この例の場合、パターン状放射導体41,42は、RFコネクタ45に近い部分がミアンダ構造部とされ、先端部分が幅広の容量負荷部とされている。また、ミアンダ構造部には間断箇所が設けられ、この間断箇所にチップコイル43,44が設けられ、電気的に接続される。 The patterned radiation conductors 41 and 42 are patterns having a predetermined electrical length formed on the printed circuit board. In the case of this example, the pattern radiation conductors 41 and 42 have a meander structure portion near the RF connector 45 and a wide capacitive load portion at the tip portion. Further, the meander structure portion is provided with an intermittent portion, and chip coils 43 and 44 are provided at the intermittent portion and are electrically connected.
なお、パターン状放射導体41,42は、電波を放射する機能のほかに、チップコイル43,44を基板に固定する役割を果たす。これにより、他の補強治具を用いることなく、強固なダイポールアンテナ400を作ることができる。
The patterned radiation conductors 41 and 42 play a role of fixing the chip coils 43 and 44 to the substrate in addition to the function of radiating radio waves. Thereby, the
チップコイル43,44は、セラミック等の基材の表面あるいは内部に螺旋状に巻かれたヘリカル状導体を持つものである。また、チップコイル43,44は、例えば、巻線タイプ、積層タイプ、フィルムタイプなどがある。 The chip coils 43 and 44 have helical conductors spirally wound on the surface or inside of a substrate such as ceramic. The chip coils 43 and 44 include, for example, a winding type, a laminated type, and a film type.
チップコイル43,44は、給電部としてのRFコネクタ45の近傍に、かつ、チップコイル43,44は自身が誘起される磁界の方向が近傍にあるRFコネクタ45の金属面に対して平行になるように配置されている。チップコイル43は、信号線につながる放射導体40Aの一部として機能する。また、チップコイル44は、グランド線につながる放射導体40Bの一部として機能する。そのため、ダイポールアンテナ400のサイズを小さくすることが可能である。
The chip coils 43 and 44 are in the vicinity of the RF connector 45 serving as a power feeding unit, and the chip coils 43 and 44 are parallel to the metal surface of the RF connector 45 in which the direction of the magnetic field induced by the chip coils 43 and 44 is in the vicinity. Are arranged as follows. The chip coil 43 functions as a part of the radiation conductor 40A connected to the signal line. The chip coil 44 functions as a part of the radiation conductor 40B connected to the ground line. Therefore, the size of the
放射導体40Aは、不平衡線路の信号線に接続されている。また、放射導体40Bは、不平衡線路のグランド線に接続されている。 The radiation conductor 40A is connected to a signal line of an unbalanced line. The radiation conductor 40B is connected to the ground line of the unbalanced line.
また、アンテナの基本周波数の近傍での共振周波数を一つにするために、グランド線につながる放射導体40Bより、信号線につながる放射導体40Aの電気長を長くするように、チップコイル43のインダクタンスは、チップコイル44のインダクタンスよりも大きくなるようにされる。この場合、信号線につながる放射導体40Aと、グランド線につながる放射導体40Bとの合計電気長は2分の1波長になる。 Further, in order to unite the resonance frequency near the fundamental frequency of the antenna, the inductance of the chip coil 43 is set so that the electrical length of the radiation conductor 40A connected to the signal line is longer than the radiation conductor 40B connected to the ground line. Is made larger than the inductance of the chip coil 44. In this case, the total electrical length of the radiation conductor 40A connected to the signal line and the radiation conductor 40B connected to the ground line is a half wavelength.
RFコネクタ45は、信号端子と、グランド端子とを有し、同軸ケーブルによりアンテナと送受信回路とを接続するためのコネクタである。 The RF connector 45 has a signal terminal and a ground terminal, and is a connector for connecting the antenna and the transmission / reception circuit with a coaxial cable.
図5に示すダイポールアンテナ400は、不平衡線路を介して給電される場合、基本周波数の近傍に1つの周波数で共振点が形成することができる(図2参照)。
When the
このように本実施の形態においては、ダイポールアンテナ400は、不平衡線路のグランドにつながる放射導体40Bより、信号線につながる放射導体40Aの電気長を長くするように、放射導体40A,40Bの一部分としてチップコイル(ヘリカル構造の導体)43,44が設けられる。この場合、チップコイル43のインダクタンスは、チップコイル44のインダクタンスよりも大きくなるようにされ、且つ信号線につながる放射導体40Aと、グランド線につながる放射導体40Bとの合計電気長は2分の1波長になる。
As described above, in this embodiment, the
これにより、ダイポールアンテナ400に不平衡線路を介して給電する際に、給電部に平衡と不平衡の変換を行うバランを設ける必要がなく、アンテナの特性を向上することができると共に、小型化を図ることができる。
As a result, when power is supplied to the
また、チップコイル43,44を用いるため、チップコイル43,44の内部の導体の長さを変更し、即ちチップコイル43,44のインダクタンスを変更するだけで放射導体の長さの変更ができるので、ダイポールアンテナ400の共振周波数を簡単に調整することができる。
Further, since the chip coils 43 and 44 are used, the length of the radiation conductor can be changed only by changing the length of the conductor inside the chip coils 43 and 44, that is, by changing the inductance of the chip coils 43 and 44. The resonance frequency of the
また、放射導体40A,40Bの先端に幅広の容量負荷部を設けたことで、容量負荷部を設けない場合に比べてヘリカル構造の導体に流れる電流の量が大きいため、アンテナをより効果的に小型化することができる。即ち、同じ共振周波数のアンテナを作る場合、ヘリカル構造の導体の巻き数を少なくし、放射導体の物理的な長さを短くすることができる。導体の長さが短ければ直流抵抗が小さいので、アンテナの内部で熱として失われる電力が減り、アンテナの放射利得が高くなる。 In addition, since the wide capacitive load portion is provided at the ends of the radiation conductors 40A and 40B, the amount of current flowing through the helical structure conductor is larger than when no capacitive load portion is provided. It can be downsized. That is, when making antennas having the same resonance frequency, the number of turns of the conductor having a helical structure can be reduced, and the physical length of the radiation conductor can be shortened. Since the direct current resistance is small when the length of the conductor is short, the power lost as heat inside the antenna is reduced, and the radiation gain of the antenna is increased.
また、チップコイル43,44の近傍にあるRFコネクタ45等の金属面によりアンテナの特性に与える影響を抑えることができる。 In addition, the influence of the metal surface such as the RF connector 45 in the vicinity of the chip coils 43 and 44 on the antenna characteristics can be suppressed.
なお、上述実施の形態においては、ダイポールアンテナについて説明したが、これに限定されるものではない。他の平衡線路を介して給電するアンテナに不平衡線路を介して給電される場合にもこの発明を適用できる。 Although the dipole antenna has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a case where power is fed via an unbalanced line to an antenna that is fed via another balanced line.
また、上述実施の形態においては、ダイポールアンテナにおいて、不平衡線路のグランドにつながる放射導体より、信号線につながる放射導体の電気長を長くするように、2つの放射導体にヘリカル構造の導体を設けるものについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、信号線につながる放射導体のみにヘリカル構造の導体を設けてもよい。 In the above-described embodiment, in the dipole antenna, the two radiating conductors are provided with helical conductors so that the electrical length of the radiating conductor connected to the signal line is longer than the radiating conductor connected to the ground of the unbalanced line. Although the thing was demonstrated, it is not limited to this. For example, a helical conductor may be provided only on the radiation conductor connected to the signal line.
以上のように、この発明に係るダイポールアンテナは、不平衡線路を介して給電されるアンテナシステムを備える送受信装置、特に小型、軽量、かつ高性能であることを要求される無線端末等の通信装置に適用できる。 As described above, the dipole antenna according to the present invention is a transmission / reception device including an antenna system fed via an unbalanced line, particularly a communication device such as a wireless terminal that is required to be small, light, and high performance. Applicable to.
10A,10B,20A,20B,30A,30B,40A,40B・・・放射導体、11,12・・・線状放射導体、13,14,23,24・・・ヘリカル構造の導体、25,35,45・・・RFコネクタ、21,22,31,32,41,42・・・パターン状放射導体、33,34,43,44・・・チップコイル、100,200,300,400・・・ダイポールアンテナ
10A, 10B, 20A, 20B, 30A, 30B, 40A, 40B ... Radiation conductor, 11, 12 ... Linear radiation conductor, 13, 14, 23, 24 ... Helical structure conductors, 25, 35 45, RF connector, 21, 22, 31, 32, 41, 42 ... Patterned radiation conductor, 33, 34, 43, 44 ... Chip coil, 100, 200, 300, 400 ... Dipole antenna
Claims (5)
基本周波数の近傍での共振周波数を一つにするために、上記不平衡線路のグランド線につながる上記放射導体より、上記信号線につながる上記放射導体の電気長を長くするように、上記信号線につながる上記放射導体、または両方の上記放射導体の一部分が所定電気長のヘリカル構造の導体から構成される
ことを特徴とするダイポールアンテナ。 In a dipole antenna that is fed via an unbalanced line to two radiating conductors each having a predetermined electrical length corresponding to the resonance frequency,
In order to unite the resonance frequency in the vicinity of the fundamental frequency, the signal line is set so that the electrical length of the radiation conductor connected to the signal line is longer than the radiation conductor connected to the ground line of the unbalanced line. A dipole antenna, characterized in that a part of both of the radiating conductors connected to the radiating conductor is formed of a helical structure conductor having a predetermined electrical length.
ことを特徴とする請求項1に記載のダイポールアンテナ。 The dipole antenna according to claim 1, wherein the conductor having the helical structure is disposed at a position closer to a feeding point than a center of the radiation conductor.
ことを特徴とする請求項2に記載のダイポールアンテナ。 The dipole antenna according to claim 2, wherein the conductor having the helical structure is a chip coil.
ことを特徴とする請求項3に記載のダイポールアンテナ。 The dipole antenna according to claim 3, wherein the chip coil is disposed so that a direction of a magnetic field induced by the chip coil is parallel to a metal surface in the vicinity thereof.
ことを特徴とする請求項1に記載のダイポールアンテナ。
2. The capacitive load portion according to claim 1, wherein the radiating conductor is provided with a capacitive load portion so that a conductor width in a portion closer to a tip portion than a center is wider than a conductor width in a portion closer to a feeding point. Dipole antenna.
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