JP2005218048A

JP2005218048A - Slot antenna

Info

Publication number: JP2005218048A
Application number: JP2004025787A
Authority: JP
Inventors: Genshu To; 元珠竇
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2024-02-02
Also published as: JP3825029B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a slot antenna easily matching impedance while adopting a feeding purpose coplanar line. <P>SOLUTION: The slot antenna 20 is provided with: a sheet-metal made upper plate part 12; a slot 13 open to the upper plate part 12; and a feeding line (coplanar line) 14 extended from the upper plate part 12, for traversing the inside of the slot 13 in a width direction and the tip of which is connected to a feeding circuit, and an impedance adjustment section 14b with a prescribed length (1/4 of the antenna resonance length or below) sandwiched between a pair of notches 15 is provided to a base end of the feeding line 14. The notches 15 communicate with the slot 13, and the short end 14a of the feeding line 14 is separated from the slot 13 by the depth of the notches 15. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はスロットアンテナに係り、特に、スロットが開設された導体部材と同一平面上に給電線路（コプレーナ線路）を設けたスロットアンテナに関する。 The present invention relates to a slot antenna, and more particularly to a slot antenna in which a feed line (coplanar line) is provided on the same plane as a conductor member having a slot.

スロットアンテナは、導体板や導体層等からなる平板状の導体部材にスロットを開設し、この導体部材に給電してスロットを励振させるというアンテナ素子であり、種々の給電構造が採用されている。このうち、導体部材からスロット内を幅方向に沿って横切るコプレーナ線路を延出形成して該コプレーナ線路に給電するという構造のスロットアンテナは、導体部材と同一平面上に給電線路（コプレーナ線路）を設けることができるため、導体部材と給電線路とを一括形成できて両者を接続する煩雑な工程が不要となり、それゆえ製造工程を簡素化できて低コスト化が図りやすいという利点がある（例えば、特許文献１参照）。 A slot antenna is an antenna element in which a slot is formed in a flat conductor member made of a conductor plate, a conductor layer, etc., and the slot is excited by feeding power to the conductor member, and various feeding structures are employed. Of these, a slot antenna having a structure in which a coplanar line extending across the slot in the width direction from the conductor member is formed and fed to the coplanar line has a feed line (coplanar line) on the same plane as the conductor member. Since it can be provided, it is possible to form the conductor member and the feeder line in a lump and eliminate the need for a cumbersome process of connecting the both, and therefore, the manufacturing process can be simplified and the cost can be easily reduced (for example, Patent Document 1).

図３は、給電用のコプレーナ線路を設けた従来のスロットアンテナを示す要部斜視図である。同図に示すスロットアンテナ１は、誘電体等からなる基板２と、基板２上に設けられた銅箔等からなる導体層３と、導体層３に開設された細長いスロット４と、導体層３から延出してスロット４内を幅方向に沿って横切る給電線路（コプレーナ線路）５とを備えており、給電線路５の先端は図示せぬ給電回路に接続されている。このように概略構成されるスロットアンテナ１は、給電線路５に給電してスロット４の周囲に所定の高周波電流を生じさせることにより、スロット４を励振させて導体層３と直交する向きに電波を放射させることができる。また、かかるスロットアンテナ１は、給電線路５が導体層３から延出されたコプレーナ線路であり、スロット４を開設した導体層３と該スロット４内を横切る給電線路５とがエッチング技術等により一括形成でき、両者３，５を接続するためのスルーホールや半田付け作業等が不要であることから、比較的簡単に製造することが可能で低コスト化が図りやすくなっている。
特開平７−２３５８２６号公報（第３−４頁、図１） FIG. 3 is a main part perspective view showing a conventional slot antenna provided with a coplanar line for feeding. A slot antenna 1 shown in FIG. 1 includes a substrate 2 made of a dielectric or the like, a conductor layer 3 made of copper foil or the like provided on the substrate 2, an elongated slot 4 provided in the conductor layer 3, and a conductor layer 3 And a feed line (coplanar line) 5 extending in the width direction in the slot 4 is provided, and the end of the feed line 5 is connected to a feed circuit (not shown). The slot antenna 1 schematically configured as described above feeds electric waves in a direction orthogonal to the conductor layer 3 by exciting the slot 4 by feeding the feeding line 5 and generating a predetermined high-frequency current around the slot 4. Can be radiated. Further, the slot antenna 1 is a coplanar line in which the feed line 5 extends from the conductor layer 3, and the conductor layer 3 having the slot 4 and the feed line 5 traversing the slot 4 are collectively formed by an etching technique or the like. Since it can be formed and a through hole for connecting both 3 and 5 and soldering work are not required, it can be manufactured relatively easily and cost reduction is facilitated.
JP-A-7-235826 (page 3-4, FIG. 1)

ところで、一般にスロットが励振しているときには、該スロットの周縁部のインピーダンスは長手方向中央部で最大となり長手方向両端部で最小となるはずであるが、上述した従来のスロットアンテナ１の場合、ショート端である給電線路５の基端（電圧がほぼゼロ）をスロット４の長辺に連結させた構造になっているため、インピーダンスを整合させることが容易でなく、何らかの改良を加えない限り実用化は困難である。 By the way, in general, when the slot is excited, the impedance of the peripheral portion of the slot should be maximum at the central portion in the longitudinal direction and should be minimum at both ends in the longitudinal direction. Since the base end (voltage is almost zero) of the feed line 5 which is the end is connected to the long side of the slot 4, it is not easy to match the impedance, and it is put to practical use unless some improvement is made It is difficult.

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、給電用のコプレーナ線路を採用しつつインピーダンスの整合が容易に図れるスロットアンテナを提供することにある。 The present invention has been made in view of the actual situation of the prior art, and an object thereof is to provide a slot antenna that can easily match impedance while adopting a coplanar line for feeding.

上述した目的を達成するため、本発明のスロットアンテナでは、平板状に形成された導体部材と、該導体部材に開設されたスロットと、前記導体部材から延出して前記スロット内を幅方向に沿って横切り先端が給電回路に接続された給電線路とを備え、前記給電線路のうち、前記導体部材に連結されている基端から所定の長さ分をインピーダンス調整部となし、該インピーダンス調整部の両側縁に沿って延びて前記スロットに連通する一対の切り込みを前記導体部材に設けると共に、該切りの深さをアンテナ共振長の４分の１以下に設定した。 In order to achieve the above-described object, in the slot antenna of the present invention, a conductor member formed in a flat plate shape, a slot formed in the conductor member, and extending from the conductor member along the width direction in the slot. And a feed line whose crossing tip is connected to a feed circuit, wherein the impedance adjuster has a predetermined length from the base end connected to the conductor member of the feed line. A pair of cuts extending along both side edges and communicating with the slot are provided in the conductor member, and the depth of the cut is set to one quarter or less of the antenna resonance length.

このように構成されたスロットアンテナは、ショート端である給電線路の基端が、インピーダンス調整部の長さ分（切り込みの深さ分）だけスロットから離隔しているので、切り込みの深さを適宜調整することによって、スロットの長辺の任意の場所でインピーダンスを容易に整合させることができる。すなわち、スロットの長手方向中央部のようにインピーダンスが高い場所で整合を図る際には、給電線路のショート端と給電部との間の位相差が大きくなるように深い切り込みを設けてインピーダンス調整部を長く形成すればよく、また、それよりもインピーダンスが低い場所（例えば５０Ω）で整合を図る際には、給電線路のショート端と給電部との間の位相差が小さいので、浅い切り込みを設けてインピーダンス調整部を短く形成すればよい。 In the slot antenna configured in this way, the base end of the feed line, which is a short end, is separated from the slot by the length of the impedance adjustment unit (the depth of the cut). By adjusting, the impedance can be easily matched at an arbitrary place on the long side of the slot. That is, when matching is performed at a location where the impedance is high, such as in the central portion in the longitudinal direction of the slot, a deep cut is provided so that the phase difference between the short end of the feed line and the feed portion becomes large, and the impedance adjustment When matching is performed in a place where the impedance is lower (for example, 50Ω), the phase difference between the short end of the feed line and the feed section is small, so a shallow notch is provided. Therefore, the impedance adjustment portion may be formed short.

具体的には、給電線路をスロットの長手方向中央部を横切る位置に配置させる場合、切り込みの深さ（インピーダンス調整部の長さ）をアンテナ共振長の約８分の１に設定しておけば、インピーダンスの整合が図れる。この場合、給電線路をスロットの長手方向中央部からオフセットさせる構成のものに比べて、同じ共振周波数でもスロットの長手寸法を短縮させることができる。 Specifically, when the feed line is arranged at a position crossing the central portion in the longitudinal direction of the slot, the depth of cut (the length of the impedance adjustment unit) should be set to about 1/8 of the antenna resonance length. Impedance matching can be achieved. In this case, the longitudinal dimension of the slot can be shortened even at the same resonance frequency as compared with the configuration in which the feed line is offset from the central portion in the longitudinal direction of the slot.

また、前記導体部材および前記給電線路が一枚の金属板からなるスロットアンテナにおいては、プレス加工等によって極めて簡単に製造することが可能となるので、低コスト化が促進できる。 In addition, a slot antenna in which the conductor member and the feed line are made of a single metal plate can be manufactured very easily by pressing or the like, so that cost reduction can be promoted.

本発明のスロットアンテナは、導体部材から延出してスロット内を幅方向に沿って横切る給電線路（コプレーナ線路）の基端側に、一対の切り込みに挟まれた所定の長さのインピーダンス調整部を設けるというものであり、給電線路のショート端が切り込みの深さ分だけスロットから離隔させてあるので、切り込みの深さを適宜調整することによって、スロットの長辺の任意の場所でインピーダンスを容易に整合させることができる。 In the slot antenna of the present invention, an impedance adjusting portion having a predetermined length sandwiched between a pair of cuts is provided on the base end side of a feed line (coplanar line) that extends from a conductor member and crosses the inside of the slot along the width direction. Since the short end of the feeder line is separated from the slot by the depth of the cut, the impedance can be easily adjusted at an arbitrary place on the long side of the slot by appropriately adjusting the depth of the cut. Can be matched.

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るスロットアンテナの平面図、図２は該スロットアンテナを備えたアンテナ装置の斜視図である。 1 is a plan view of a slot antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of an antenna apparatus provided with the slot antenna.

図２に示すアンテナ装置１０は、板金製のケース１１の上板部１２に、細長いスロット１３と、上板部１２から延出してスロット１３内を幅方向に沿って横切る給電線路（コプレーナ線路）１４とを設けることによって、アンテナ素子であるスロットアンテナ２０（図１参照）を構成している。上板部１２には、給電線路１４の基端側の両側縁に沿って延びてスロット１３に連通する一対の切り込み１５が形成されている。給電線路１４は、上板部１２に連結されているショート端（基端）１４ａから延伸してスロット１３の長手方向中央部を横切った後、直角に下方へ折り曲げられており、給電線路１４の先端は図示省略した給電回路に接続されている。また、給電線路１４のうち、ショート端１４ａから延伸してスロット１３に至るまでの部分、つまり、一対の切り込み１５に挟まれた部分はインピーダンス調整部１４ｂとなっている。なお、図示はしていないが、ケース１１の内部には給電回路等の高周波回路を配設した回路基板が収納されている。 An antenna device 10 shown in FIG. 2 includes an elongated slot 13 in an upper plate portion 12 of a sheet metal case 11, and a feed line (coplanar line) extending from the upper plate portion 12 and traversing the inside of the slot 13 along the width direction. 14 constitutes a slot antenna 20 (see FIG. 1) which is an antenna element. The upper plate portion 12 is formed with a pair of cuts 15 extending along both side edges on the proximal end side of the feed line 14 and communicating with the slot 13. The feed line 14 extends from a short end (base end) 14 a connected to the upper plate portion 12, crosses the longitudinal center portion of the slot 13, and is bent downward at a right angle. The tip is connected to a power supply circuit (not shown). Further, a portion of the feeder line 14 extending from the short end 14a to the slot 13, that is, a portion sandwiched between the pair of cuts 15 is an impedance adjusting portion 14b. Although not shown, a circuit board on which a high-frequency circuit such as a power feeding circuit is disposed is accommodated in the case 11.

給電線路１４のインピーダンス調整部１４ｂは給電部でのインピーダンス整合を図るためのものであり、このインピーダンス調整部１４ｂの長さ、つまり切り込み１５の深さは、スロット１３の長辺周縁のどこに給電部を設けるかに応じて適宜設定される。本実施形態例の場合、給電線路１４がスロット１３の長手方向中央部を横切る位置に配置させてあるため、切り込み１５の深さをアンテナ共振長の約８分の１と大きめに設定している。こうすることによって、インピーダンスがほぼゼロであるショート端１４ａと、スロット１３の長手方向中央部に隣接してインピーダンスが相当に高い給電部との間の位相を約π／４だけずらすことができるので、高インピーダンスでの整合が可能となる。 The impedance adjustment unit 14b of the power supply line 14 is for impedance matching at the power supply unit. The length of the impedance adjustment unit 14b, that is, the depth of the notch 15, is located anywhere on the periphery of the long side of the slot 13. It is set appropriately depending on whether or not the In the case of this embodiment, since the feed line 14 is arranged at a position crossing the longitudinal center of the slot 13, the depth of the cut 15 is set to be about 1/8 of the antenna resonance length. . By doing so, the phase between the short end 14a where the impedance is almost zero and the power supply part adjacent to the longitudinal center of the slot 13 and having a considerably high impedance can be shifted by about π / 4. High impedance matching is possible.

ただし、給電線路１４をスロット１３の長手方向一端側へオフセットさせた位置に配置させる場合には、給電部のインピーダンスが低くなるので、給電線路１４のショート端１４ａと該給電部との間の位相を大きくずらす必要はなく、それゆえ、切り込み１５の深さを浅くしてインピーダンス調整部１４ｂを短く形成すればよい。 However, when the feed line 14 is arranged at a position offset to one end in the longitudinal direction of the slot 13, the impedance of the feed part is lowered, so that the phase between the short end 14a of the feed line 14 and the feed part is reduced. Therefore, it is only necessary to make the impedance adjustment portion 14b short by making the depth of the cut 15 shallow.

このように本実施形態例に係るスロットアンテナ２０は、給電線路（コプレーナ線路）１４の基端側に一対の切り込み１５に挟まれたインピーダンス調整部１４ｂが設けてあり、給電線路１４のショート端１４ａが切り込み１５の深さ分だけスロット１３から離隔させてあるので、切り込み１５の深さを適宜調整することによって、スロット１３の長辺の任意の場所でインピーダンスを容易に整合させることができる。そして、本実施形態例のように、給電線路１４をスロット１３の長手方向中央部を横切る位置に配置させて高インピーダンスで整合させた場合には、給電線路１４をスロット１３の長手方向中央部からオフセットさせる構成のものに比べて、同じ共振周波数でもスロット１３の長手寸法を短縮させることができるため、小型化が図りやすくなる。 As described above, the slot antenna 20 according to the present embodiment is provided with the impedance adjusting portion 14b sandwiched between the pair of cuts 15 on the base end side of the feed line (coplanar line) 14, and the short end 14a of the feed line 14 is provided. Is separated from the slot 13 by the depth of the cut 15, the impedance can be easily matched at an arbitrary place on the long side of the slot 13 by appropriately adjusting the depth of the cut 15. When the feed line 14 is arranged at a position crossing the central portion in the longitudinal direction of the slot 13 and matched with high impedance as in the present embodiment, the feed line 14 is moved from the central portion in the longitudinal direction of the slot 13. Compared to an offset configuration, the longitudinal dimension of the slot 13 can be shortened even at the same resonance frequency, so that the size can be easily reduced.

また、図２に示すアンテナ装置１０は、回路基板を収納する板金製のケース１１の上板部１２を利用してスロット１３や給電線路１４を形成しているので、スロットアンテナ２０をプレス加工等によって極めて簡単に製造することができて低コスト化が促進しやすい。しかも、ケース１１の底板部をスロットアンテナ２０の反射板として機能させることができるため、上方へ効率良く電波を放射させることが可能となる。 Further, since the antenna device 10 shown in FIG. 2 forms the slot 13 and the feed line 14 by using the upper plate portion 12 of the sheet metal case 11 for housing the circuit board, the slot antenna 20 is pressed or the like. Therefore, it can be manufactured very easily and cost reduction can be easily promoted. Moreover, since the bottom plate portion of the case 11 can function as a reflector of the slot antenna 20, it is possible to efficiently radiate radio waves upward.

なお、本実施形態例では、上板部１２および給電線路１４が一枚の金属板からなるスロットアンテナ２０について例示しているが、誘電体材料等からなる基板の片面にエッチング技術等によって導体層と給電線路およびスロットを設ける構成にしてもよい。 In the present embodiment, the slot antenna 20 is illustrated in which the upper plate portion 12 and the feed line 14 are made of a single metal plate. However, a conductor layer is formed on one side of a substrate made of a dielectric material by an etching technique or the like. In addition, a configuration in which a feeder line and a slot are provided may be used.

本発明の実施形態例に係るスロットアンテナの平面図である。It is a top view of the slot antenna which concerns on the example of embodiment of this invention. 該スロットアンテナを備えたアンテナ装置の斜視図である。It is a perspective view of the antenna apparatus provided with this slot antenna. 従来例に係るスロットアンテナの要部斜視図である。It is a principal part perspective view of the slot antenna which concerns on a prior art example.

Explanation of symbols

１０アンテナ装置
１１ケース
１２上板部（導体部材）
１３スロット
１４給電線路（コプレーナ線路）
１４ａショート端（基端）
１４ｂインピーダンス調整部
１５切り込み
２０スロットアンテナ
10 Antenna device 11 Case 12 Upper plate (conductor member)
13 Slot 14 Feed line (Coplanar line)
14a Short end (base end)
14b Impedance adjuster 15 Notch 20 Slot antenna

Claims

A conductor member formed in a flat plate shape, a slot formed in the conductor member, and a feeder line extending from the conductor member and traversing the slot along the width direction and having a tip connected to a feeder circuit. ,
Of the feeder line, a predetermined length from the base end connected to the conductor member is formed as an impedance adjustment portion, and a pair of cuts extending along both side edges of the impedance adjustment portion and communicating with the slot A slot antenna characterized in that it is provided on the conductor member, and the depth of the cut is set to one quarter or less of the antenna resonance length.

2. The slot according to claim 1, wherein the feed line is disposed at a position crossing a longitudinal center portion of the slot, and the depth of the cut is set to about 1/8 of an antenna resonance length. antenna.

3. The slot antenna according to claim 1, wherein the conductor member and the feed line are made of a single metal plate.