JP2006186969A - Antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンテナに関し、より詳細には、高周波帯域における指向性の向上と、所望の広い遮断域をより正確に形成できるアンテナに関するものである。 The present invention relates to an antenna, and more particularly to an antenna capable of improving directivity in a high frequency band and more accurately forming a desired wide cutoff region.
近年、無線通信機能を備えた携帯型の情報処理装置の普及がめざましい。このような情報処理装置における無線通信には、情報処理装置へのアンテナの搭載が必須である。特に、携帯型の情報処理装置の小型軽量化に伴って、小型のアンテナの開発、および、そのアンテナ性能の向上を実現するための技術開発が渇望されている。 In recent years, portable information processing devices having a wireless communication function have been widely used. For wireless communication in such an information processing apparatus, it is essential to mount an antenna in the information processing apparatus. In particular, along with the reduction in size and weight of portable information processing apparatuses, there is a strong demand for development of a small antenna and technical development for improving the antenna performance.
これまでに、小型化の要求に対応した様々なアンテナが提案されており、例えば、高さ寸法の短縮が容易で小型化を促進できるモノポールアンテナ等がある。このモノポールアンテナの一般的な構造としては、接地面上で起立する誘電体基板と、この誘電体基板の表面に上下方向に沿って設けられた放射導体とから構成されており、同軸ケ−ブル等の給電線が放射導体の下端部に接続されているというものである。 Until now, various antennas corresponding to the demand for miniaturization have been proposed. For example, there are a monopole antenna and the like that can easily reduce the height and promote miniaturization. The general structure of this monopole antenna is composed of a dielectric substrate standing on the ground plane and a radiation conductor provided on the surface of the dielectric substrate along the vertical direction. A power supply line such as a bull is connected to the lower end of the radiation conductor.
上記のようなモノポールアンテナは、例えば、UWB(Ultra Wide Band)技術を利用したBroadband−PAN(Personal Area Network)などの通信システムに用いることができ、周波数帯域3.1〜10.6GHzの広帯域の電波に対応することができる。 The monopole antenna as described above can be used in a communication system such as a Broadband-PAN (Personal Area Network) using UWB (Ultra Wide Band) technology, and has a wide frequency band of 3.1 to 10.6 GHz. It can correspond to the radio wave of.
また、上記と同様、広帯域の電波に対応可能なアンテナとして、特許文献1に開示されている構造のアンテナ(広帯域アンテナ装置)がある。以下に、この広帯域アンテナ装置について図28に基づいて説明する。
Similarly to the above, there is an antenna (broadband antenna device) having a structure disclosed in
図28は、広帯域アンテナ装置100の構成を示す斜視図である。広帯域アンテナ装置100は、円形平板の放射導体11を、導体地板12の面上に対してほぼ垂直となるように配置したものである。導体地板12と放射導体11との間には、任意の高さdの空隙が設けられ、図28に示すように、導体地板12へのグラウンド給電点12f、放射導体11への信号給電点11fが設けられている。さらに、円形平板の放射導体11には、図28に示すように、その外周部の2箇所に長方形状の切り欠き(ノッチ)11Nが設けられている。切り欠き11Nは、放射導体11の外周部分に放射導体11を貫通するように設けられており、外周の外側方向に解放口を有した形状を有している。
しかしながら、上記の従来技術に示すような広帯域アンテナ装置100には、指向性に関して以下のような問題がある。この問題を、図29を用いて説明する。
However, the
図29(a)・(b)は、上記広帯域アンテナ装置100の指向性を調べるために行った放射特性解析について示した図である。図29(a)は、放射特性解析を行うにあたり広帯域アンテナ装置100に設けた3次元方向を模式的に示した図である。また、図29(b)は、図29(a)に示した3次元方向に基づいて広帯域アンテナ装置100の放射特性解析結果を示した図である。なお、この放射特性解析は、図29(a)において示したY軸およびZ軸から構成されるYZ面と、X軸およびZ軸から構成されるXZ面と、X軸およびY軸から構成されるXY面とのそれぞれの場合について行っており、このYZ面とXZ面とXY面とに関して、以下の(1)〜(3)のような偏波を放射電波として用いた。すなわち、(1)YZ面については、この面に垂直な偏波(V偏波)、および水平な偏波(H偏波)、(2)XZ面については、この面に垂直な偏波(V偏波)、および水平な偏波(H偏波)、(3)XY面については、この面に垂直な偏波(V偏波)、および水平な偏波(H偏波)、を放射電波として用いた。さらに、各面につき、3GHz、4GHz、6GHzの3種類の周波数の放射電波を用いて行った。なお、図29(b)の解析結果において、細線で示したものがH偏波の解析結果であり、太線で示したものがV偏波の解析結果である。
FIGS. 29A and 29B are diagrams showing a radiation characteristic analysis performed for examining the directivity of the
図29(b)から、上記の(1)YZ面では、放射電波はH偏波に限定されていることがわかる。同じく、上記の(2)XY面についても、放射電波はH偏波に限定されている。この解析結果から、広帯域アンテナ装置100は、アンテナの設置角度の変化により通信品質が変動し易いといえる。
From FIG. 29 (b), it can be seen that in the above (1) YZ plane, the radiated radio wave is limited to H polarization. Similarly, also in the above (2) XY plane, the radiated radio wave is limited to H polarization. From this analysis result, it can be said that the
すなわち、広帯域アンテナ装置100は、設置の自由度に制限があるといえる。
That is, it can be said that the
さらに、上記の(1)YZ面、および(2)XY面における6GHzの周波数における解析結果から、これらの場合、導体地板12の背面への放射が抑制されていることがわかる(図29(b)中の破線内)。これは、導体地板12があるためである。したがって、上記のような構成の広帯域アンテナ装置100では、特に高周波帯域において導体地板背面への放射レベルが抑制されてしまい、その方向への通信領域が確保できない。すなわち、広帯域アンテナ装置100は指向性に乏しく、良好な通信品質を実現することができないといえる。
Furthermore, the analysis results at the frequency of 6 GHz on the above (1) YZ plane and (2) XY plane show that in these cases, radiation to the back surface of the
また、図28および図29に示したとおり、広帯域アンテナ装置100は、放射導体11が導体地板12に対して起立した構成となっているため、必然的にアンテナ自体が立体形状となり、サイズが大きく、扱い難い場合がある。また、その製造においても、放射導体11を導体地板12上に自立させる、すなわち、自動的に導体地板12上に放射導体11を実装することは困難である。そのため、導体地板12上に放射導体11を起立させるためには、手動によって半田付けする必要があった。したがって、このような煩雑な工程を必要とするため、広帯域アンテナ装置100は量産性に欠ける。
Further, as shown in FIGS. 28 and 29, the
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な指向性を有し、良好な通信品質を実現することができる、かつ、簡易に製造できるアンテナを提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an antenna that has good directivity, can realize good communication quality, and can be easily manufactured. It is to provide.
本発明のアンテナは、上記課題を解決するために、互いに異なる形状を有する第1導体および第2導体と、当該第1導体および第2導体に給電を行う給電部とを備えており、当該第1導体および第2導体は、それぞれの表面が互いに平行となるように配設されていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, an antenna according to the present invention includes a first conductor and a second conductor having different shapes, and a power feeding unit that feeds power to the first conductor and the second conductor. The one conductor and the second conductor are arranged so that their surfaces are parallel to each other.
上記の構成によれば、第1導体と第2導体とが平行に構成されている。これにより、従来技術と比較して、高周波帯域においても指向性が良好となる。したがって、本発明のアンテナは、設置の自由度を向上させることができるとともに、設置角度が変動した場合であっても、通信品質も良好に維持することができる。 According to said structure, the 1st conductor and the 2nd conductor are comprised in parallel. Thereby, compared with the prior art, directivity is better in the high frequency band. Therefore, the antenna of the present invention can improve the degree of freedom of installation and can maintain good communication quality even when the installation angle varies.
本発明の構成を、従来技術における広帯域アンテナ装置の構成に対応させると、本発明の第1導体は従来技術における導体地板とすることができ、また、この場合、第2導体を従来技術における円形の放射導体とすることができる。このように対応させた場合、本発明の構造は、従来技術の構造は異なり、第1導体(導体地板)と第2導体(円形の放射導体)とが同一面上に構成されている。第1導体と第2導体とが同一面上に構成されていることによって、詳細な解析結果は後述する実施形態に示すが、従来技術において問題となっていた第1導体(導体地板)背面への電波放射の抑制が生じず、したがって、従来において放射が抑制されていた方向への通信領域を確保することができる。 When the configuration of the present invention is made to correspond to the configuration of the broadband antenna device in the prior art, the first conductor of the present invention can be a conductor ground plane in the prior art, and in this case, the second conductor is a circular shape in the prior art. Radiating conductors. In this case, the structure of the present invention is different from the structure of the prior art, and the first conductor (conductor ground plane) and the second conductor (circular radiation conductor) are configured on the same plane. Since the first conductor and the second conductor are configured on the same plane, detailed analysis results will be shown in an embodiment to be described later. To the back of the first conductor (conductor ground plane) that has been a problem in the prior art Therefore, it is possible to secure a communication area in the direction in which the radiation is conventionally suppressed.
すなわち、本発明のアンテナは、従来技術と比較して指向性が良い(無指向に近づく)と言える。 That is, it can be said that the antenna of the present invention has better directivity (approaches omnidirectionality) compared to the prior art.
したがって、本発明のアンテナは、従来の広帯域アンテナ装置と比較して、設置の自由度を向上させることができるとともに、設置角度が変動した場合であっても、通信品質が変動しにくいという効果を奏する。 Therefore, the antenna of the present invention can improve the degree of freedom of installation as compared with the conventional broadband antenna device, and the effect that the communication quality is not easily changed even when the installation angle changes. Play.
また、本発明によれば、従来技術の構造とは異なり、平面構造であることから、薄型化を実現することができる。また、薄型化を実現できることによって、モバイル機器等の薄型の機器に搭載させることや、その他の機器等の狭い隙間にでも設置することが可能となる。さらに、他の回路との基板一体化も可能となる。 Further, according to the present invention, unlike the structure of the prior art, it is a planar structure, so that a reduction in thickness can be realized. In addition, since it can be thinned, it can be installed in a thin device such as a mobile device, or can be installed in a narrow gap of other devices. Furthermore, the substrate can be integrated with other circuits.
また、本発明のアンテナであれば、従来技術のようにその製造過程において起立させるような煩雑な工程を必要としない。したがって、量産性を向上させることができ、これに伴い製造コストの低減を実現することができる。 In addition, the antenna of the present invention does not require a complicated process of standing up in the manufacturing process unlike the prior art. Therefore, mass productivity can be improved and a reduction in manufacturing cost can be realized.
また、本発明に係るアンテナは、上記第1導体と第2導体とが、上記給電部を介して、面一となるように構成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the antenna according to the present invention is configured such that the first conductor and the second conductor are flush with each other via the feeding portion.
なお、面一とは、完全に面一である状態および実質的に面一である状態を含むものである。 The term “equal” includes a completely flush state and a substantially flush state.
また、本発明に係るアンテナでは、上記第1導体および第2導体は、基板上に形成されており、上記基板の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電材料からなる誘電体層が、少なくとも上記第2導体を被覆するように設けられていることが好ましい。 In the antenna according to the present invention, the first conductor and the second conductor are formed on a substrate, and a dielectric layer made of a dielectric material having a dielectric constant higher than that of the substrate is at least the above-mentioned It is preferable to be provided so as to cover the second conductor.
上記の構成とすることにより、基板を汎用的な誘電率材料から構成することができる。 By setting it as said structure, a board | substrate can be comprised from a general purpose dielectric constant material.
すなわち、基板の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電材料からなる誘電体によって、少なくとも上記第2導体を被覆した構成とすることにより、基板は汎用的な誘電率材料から構成することができる。これにより、本発明のアンテナを低コストで実現することができる。 That is, the substrate can be made of a general-purpose dielectric constant material by providing at least the second conductor with a dielectric made of a dielectric material having a dielectric constant higher than that of the substrate. Thereby, the antenna of the present invention can be realized at low cost.
また、このように高誘電率な誘電体層を被覆させることによって、汎用的な誘電率材料から基板を構成した場合であっても波長短縮効果を利用することができるので、本発明のアンテナの小型化を実現することができる。なお、波長短縮効果とは、誘電体中を伝わる電磁波の波長が誘電率の値に従って短くなる効果のことである。 In addition, by covering the dielectric layer with a high dielectric constant in this way, the wavelength shortening effect can be utilized even when the substrate is made of a general-purpose dielectric constant material. Miniaturization can be realized. The wavelength shortening effect is an effect that the wavelength of the electromagnetic wave transmitted through the dielectric is shortened according to the value of the dielectric constant.
また、本発明に係るアンテナでは、上記第1導体は、第1基板の表面に形成されており、上記第2導体は、第1基板の表面と互いに面一となるように構成された、当該第1基板の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電材料からなる第2基板の表面に形成されていることが好ましい。 In the antenna according to the present invention, the first conductor is formed on the surface of the first substrate, and the second conductor is configured to be flush with the surface of the first substrate. It is preferably formed on the surface of the second substrate made of a dielectric material having a dielectric constant higher than that of the first substrate.
上記の構成とすることにより、第2導体が形成される部分の基板(第2基板)のみを高い誘電率を有する誘電材料からなる誘電体によって構成し、その他の部分の基板(第1導体が形成される第1基板)を汎用的な誘電率材料から構成することができる。 With the above configuration, only the portion of the substrate (second substrate) on which the second conductor is formed is formed of a dielectric made of a dielectric material having a high dielectric constant, and the other portion of the substrate (the first conductor is The first substrate to be formed can be made of a general dielectric constant material.
これにより、本発明のアンテナを低コストで実現することができる。 Thereby, the antenna of the present invention can be realized at low cost.
また、このように高誘電率な誘電材料を用いることによって、波長短縮効果を利用することができるので、本発明のアンテナの小型化を実現することができる。 Moreover, since the wavelength shortening effect can be utilized by using a dielectric material having such a high dielectric constant, the antenna of the present invention can be miniaturized.
また、本発明に係るアンテナでは、上記第1導体は、第1基板の表面に形成されており、上記第2導体は、第1基板の表面と互いに面一となるように構成された、当該第1基板の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電材料からなる第2基板の表面に形成されていることが好ましい。 In the antenna according to the present invention, the first conductor is formed on the surface of the first substrate, and the second conductor is configured to be flush with the surface of the first substrate. It is preferably formed on the surface of the second substrate made of a dielectric material having a dielectric constant higher than that of the first substrate.
これにより、上記の効果に加えて、第1導体および第1基板と、第2導体および第2基板とを別体で製造することが可能となる。これにより、一方の構成(例えば第1導体の形状)が変化した場合であっても、製造ラインを大きく変える必要がなく、効率的に対応することができる。 Thereby, in addition to the above effect, the first conductor and the first substrate, and the second conductor and the second substrate can be manufactured separately. Thereby, even if one configuration (for example, the shape of the first conductor) is changed, it is not necessary to change the production line greatly, and it is possible to cope with it efficiently.
また、本発明に係るアンテナでは、上記第1導体は、第1基板の表面に形成されており、上記第2導体は、上記第1導体よりも面積が小さく、当該第1基板よりも面積が小さい第2基板の表面に形成されており、上記第2基板は、上記第1基板の表面における上記第1導体が形成されていない表面に積層された、当該第1基板の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電材料からなることが好ましい。 In the antenna according to the present invention, the first conductor is formed on the surface of the first substrate, and the second conductor has a smaller area than the first conductor and an area smaller than the first substrate. It is formed on the surface of a small second substrate, and the second substrate is higher than the dielectric constant of the first substrate laminated on the surface of the first substrate where the first conductor is not formed. It is preferably made of a dielectric material having a dielectric constant.
これにより、上記の効果に加えて、第1導体および第1基板と、第2導体および第2基板とを別体で製造することが可能となる。これにより、一方の構成(例えば第1導体の形状)が変化した場合であっても、製造ラインを大きく変える必要がなく、効率的に対応することができる。 Thereby, in addition to the above effect, the first conductor and the first substrate, and the second conductor and the second substrate can be manufactured separately. Thereby, even if one configuration (for example, the shape of the first conductor) is changed, it is not necessary to change the production line greatly, and it is possible to cope with it efficiently.
また、本発明に係るアンテナは、上記第1導体が、隣接する2辺のうちの一方の辺が他方の辺よりも長い矩形形状を有しており、上記給電部は、当該第1導体における一方の長辺に設けられていることが好ましい。 Further, in the antenna according to the present invention, the first conductor has a rectangular shape in which one of the two adjacent sides is longer than the other side, and the power feeding portion is connected to the first conductor. It is preferable to be provided on one long side.
また、本発明に係るアンテナは、上記第2導体は、第1導体よりも面積が小さく、上記給電部は、当該第2導体が第1導体の一方の長辺における何れか一方の端領域に配設するように設けられていることが好ましい。 Further, in the antenna according to the present invention, the area of the second conductor is smaller than that of the first conductor, and the power feeding unit is configured such that the second conductor is in one end region on one long side of the first conductor. It is preferable to be provided.
上記の構成とすることにより、第2導体を、第1導体の長辺における何れか一方の端領域に配設する、すなわち、第2導体を第1導体の長辺の中心に対して横方向にオフセット配置することができる。これにより、第1導体上に長辺方向の電流分布を生じさせ、第2導体だけでなく、第1導体もアンテナとして動作させることができる。 With the above configuration, the second conductor is disposed in any one end region on the long side of the first conductor, that is, the second conductor is transverse to the center of the long side of the first conductor. Can be offset. Thereby, current distribution in the long side direction is generated on the first conductor, and not only the second conductor but also the first conductor can be operated as an antenna.
具体的には、従来技術における広帯域アンテナ装置の構成に対応させて本発明のアンテナに3次元方向を模式的に形成すると、YZ面に垂直な偏波成分が、YZ面内で無指向に放射できる。これは第1導体上に長辺方向に生じる電流分布によって放射されている偏波成分である。この偏波成分は、上述のモノポールアンテナや、広帯域アンテナ装置では生じさせることのできない偏波成分である。 Specifically, when a three-dimensional direction is schematically formed in the antenna of the present invention corresponding to the configuration of the broadband antenna device in the prior art, a polarization component perpendicular to the YZ plane is radiated omnidirectionally in the YZ plane. it can. This is a polarization component radiated by a current distribution generated in the long side direction on the first conductor. This polarization component is a polarization component that cannot be generated by the monopole antenna or the broadband antenna device described above.
よって、このような構成とすることにより、アンテナ設置角度が変化した場合の極端な通信品質の劣化を防ぐことが可能となり、結果としてアンテナ設置の自由度をさらに向上させることができる。 Therefore, by adopting such a configuration, it is possible to prevent extreme deterioration in communication quality when the antenna installation angle changes, and as a result, the degree of freedom of antenna installation can be further improved.
また、本発明に係るアンテナは、上記第2導体が、円形形状を有していることが好ましい。 In the antenna according to the present invention, it is preferable that the second conductor has a circular shape.
第2導体を円形形状とすることによって、本発明のアンテナは、広帯域特性を得ることができる。 By making the second conductor into a circular shape, the antenna of the present invention can obtain broadband characteristics.
また、本発明に係るアンテナは、上記第1導体および第2導体の少なくとも一方に、切り欠き部が設けられていることが好ましい。 In the antenna according to the present invention, it is preferable that a cutout portion is provided in at least one of the first conductor and the second conductor.
上記の構成によれば、本発明のアンテナは、上記の効果に加えて、第1導体上の高周波電流の流れを適切に制御して、当該アンテナの周波数特性を調整することができる。これにより、不必要な周波数帯域からの被干渉、目的外の周波数帯域への与干渉が低減される。 According to said structure, the antenna of this invention can adjust the frequency characteristic of the said antenna by controlling appropriately the flow of the high frequency current on a 1st conductor in addition to said effect. This reduces interference from unnecessary frequency bands and interference to undesired frequency bands.
すなわち、上記の構成によれば、不必要な周波数帯域や、目的外の周波数帯域を遮断することができる。 That is, according to the above configuration, unnecessary frequency bands and unintended frequency bands can be blocked.
具体的には、上述したように、UWBのような通信方式の場合、他の無線システムとの共存が必要であり、他の無線システムから受ける被干渉や他の無線システムに与える与干渉に対する考慮が必要である。 Specifically, as described above, in the case of a communication method such as UWB, coexistence with other radio systems is necessary, and consideration is given to interference received from other radio systems and interference given to other radio systems. is required.
このような被干渉・与干渉を低減するために、一般的なアンテナには、アンテナ後段にバンドエリミネーションフィルタやバンドパスフィルタといった、何らかのフィルタ手段が必要とされていた。しかしながら、フィルタを付加することは、無線通信装置の小型化、低価格化に対する要求に相反するものであった。また、挿入したフィルタ自体の帯域内挿入損失により受信感度の低下など、特性の劣化も引き起こされていた。そこで、本発明のアンテナによれば、上記第1導体および第2導体の少なくとも一方に、切り欠き部が設けられていることから、目的とする周波数特性に合わせ込み、不必要な周波数帯域からの被干渉、目的外の周波数帯域への与干渉を低減させることができる。 In order to reduce such interference and interference, a general antenna requires some filter means such as a band elimination filter and a bandpass filter after the antenna. However, adding a filter contradicts the demand for downsizing and cost reduction of wireless communication devices. In addition, degradation of characteristics such as a decrease in reception sensitivity is caused by in-band insertion loss of the inserted filter itself. Therefore, according to the antenna of the present invention, since the notch portion is provided in at least one of the first conductor and the second conductor, it is adjusted to the target frequency characteristic, and from an unnecessary frequency band. It is possible to reduce interference and interference with an unintended frequency band.
また、周波数特性が目的とする特性に合わせ込むことができることにより、帯域制限用フィルタの不必要化、あるいは、帯域制限用フィルタのへの要求仕様の緩和が実現でき、本発明のアンテナを実装する無線通信装置等の小型化、低価格化、高性能化を実現することができる。 In addition, since the frequency characteristics can be adjusted to the target characteristics, it is possible to eliminate the need for the band limiting filter or to relax the required specifications for the band limiting filter, and to implement the antenna of the present invention. Miniaturization, price reduction, and high performance of a wireless communication device can be realized.
また、本発明に係るアンテナは、上記切り欠き部が、円形形状を有していることが好ましい。 In the antenna according to the present invention, it is preferable that the notch has a circular shape.
上記の構成とすることにより、周波数帯域の広い範囲を遮断することができる。 With the above configuration, a wide range of frequency bands can be blocked.
具体的には、UWBの規格では3.1GHz〜10.6GHzのすべての帯域(フルバンド(Full Band))を使って通信を行う方式の他に、5GHz無線LANで既に使用されている帯域を避けて、3.1GHz〜4.9GHzの帯域(ローバンド(Low Band))、5.8GHz〜10.6GHz(ハイバンド(High Band))に帯域を分割して通信を行うことも検討されている。 Specifically, in the UWB standard, in addition to a method of performing communication using all bands (full band) of 3.1 GHz to 10.6 GHz, a band already used in a 5 GHz wireless LAN is used. Avoiding the communication by dividing the band into 3.1 GHz to 4.9 GHz (Low Band) and 5.8 GHz to 10.6 GHz (High Band). .
ローバンドでのUWB通信を行う場合、アンテナは3〜5GHzが通過域、それ以外の帯域が遮断域となるような特性を持ち、通過域と遮断域の境である3GHz及び5GHz付近では急峻な立ち上がり特性を持つことが望ましい。 When performing UWB communication in the low band, the antenna has a characteristic that the pass band is 3 to 5 GHz, and the other band is the cut-off band, and the antenna rises sharply in the vicinity of 3 GHz and 5 GHz, which are the boundaries between the pass band and the cut-off band It is desirable to have characteristics.
ローバンドの通信では、3.1GHz〜4.9GHz帯以外の信号はノイズとなるため受信回路へ入り込むのをフィルタリングして除去する必要がある。 In low-band communication, signals other than those in the 3.1 GHz to 4.9 GHz band become noise, and therefore, it is necessary to filter and eliminate entry into the receiving circuit.
フルバンド(3〜10GHz)用のアンテナを用いる場合、受信回路にフィルタを挿入する必要が生じるが、上記のような特性をもつアンテナによれば、アンテナ自身がフィルタリグ機能を有するので、別途フィルタ部材を挿入する必要がなくなり、高周波モジュール構成の簡易化、低コスト化につながるメリットがある。 When a full-band (3 to 10 GHz) antenna is used, it is necessary to insert a filter in the receiving circuit. However, according to the antenna having the above characteristics, the antenna itself has a filter rig function. There is no need to insert a member, and there is an advantage that simplifies the configuration of the high-frequency module and reduces the cost.
従来技術の広帯域アンテナ装置では、例として広帯域特性をもつ円形の放射導体に長方形の切り欠きを設けることにより、ある特定の周波数(切り欠く長方形の長さに依存)を遮断できることが示されている。しかしながら、この方法では遮断できる帯域が狭いため、ローバンド用のアンテナとして必要となる広い遮断域(5〜10GHz程度)を形成するのは実現的に困難である。 In the prior art wideband antenna device, for example, it has been shown that a specific frequency (depending on the length of the cutout rectangle) can be cut off by providing a rectangular cutout in a circular radiating conductor having wideband characteristics. . However, since the band that can be cut off by this method is narrow, it is practically difficult to form a wide cut-off area (about 5 to 10 GHz) necessary as a low-band antenna.
これに対して、本願発明者らによって、切り欠き部を円形にすることよって遮断域を広くすることができることがわかった。 In contrast, the inventors of the present application have found that the cut-off area can be widened by making the notch circular.
また、本発明に係るアンテナは、互いに面積の異なる複数の上記切り欠き部が設けられていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the antenna which concerns on this invention is provided with several said notch parts from which an area mutually differs.
上記の構成とすることにより、上記の効果に加えて、所望の広い遮断域をより正確に形成することができる。 By adopting the above configuration, in addition to the above effects, a desired wide cutoff region can be formed more accurately.
具体的には、上記のようなローバンドでのUWB通信を行う場合、アンテナは3.1GHz〜4.9GHz以外の帯域の信号はノイズとなるため、これを正確に遮断域とする必要が生じる。そこで、上記の構成によれば、本発明のアンテナは、面積の異なる複数の上記切り欠き部が設けられていることから、3〜5GHz以外の帯域の信号を確実に遮断することができる。よって、アンテナが実装される無線機器等に対して、目的の周波数帯域を正確に提供することができる。 Specifically, when performing UWB communication in the low band as described above, the signal in the band other than 3.1 GHz to 4.9 GHz becomes noise, so that it is necessary to accurately set this as a cut-off area. So, according to said structure, since the antenna of this invention is provided with the said some notch part from which an area differs, it can interrupt | block the signal of bands other than 3-5 GHz reliably. Therefore, a target frequency band can be accurately provided to a wireless device or the like on which an antenna is mounted.
本発明のアンテナは、以上のように、互いに異なる形状を有する第1導体および第2導体と、当該第1導体および第2導体に給電を行う給電部とを備えており、当該第1導体および第2導体は、それぞれの表面が互いに平行となるように配設されていることを特徴としている。 As described above, the antenna of the present invention includes the first conductor and the second conductor having different shapes, and the power feeding unit that feeds power to the first conductor and the second conductor. The second conductor is characterized in that each surface is arranged in parallel to each other.
上記の構成によれば、第1導体と第2導体とが互いに平行に構成されている。これにより、高周波帯域においても指向性が良好となり、設置の自由度を向上させることができるとともに、設置角度が変動した場合であっても、通信品質も良好に維持することができるアンテナを提供することができる。 According to said structure, the 1st conductor and the 2nd conductor are comprised in parallel with each other. As a result, there is provided an antenna capable of improving directivity even in a high-frequency band, improving the degree of freedom of installation, and maintaining good communication quality even when the installation angle varies. be able to.
〔実施の形態1〕
本発明に係る実施の形態について、図1〜図3に基づいて説明すれば以下のとおりである。
[Embodiment 1]
The embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
なお、以下では、説明の便宜上、アンテナ1aを用いて電磁波を送信する場合を想定してアンテナの特性等について説明するが、この特性等は、アンテナ1aを用いて電磁波を受信する場合についてもほぼ同様に成り立つ。すなわち、アンテナ1aは、電磁波の送信用にも受信用にも使用することができる。
In the following, for convenience of explanation, the antenna characteristics and the like will be described assuming that electromagnetic waves are transmitted using the
図1は、本実施の形態におけるアンテナ1aの構成を示した斜視図である。図1に示すように、アンテナ1aは平板形状を有している。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an
なお、本明細書においては、アンテナ1aから電磁波が放射される空間(外部空間、通常は空気層)の誘電率ε0に対する、誘電体基板(基板)2の誘電率ε1の比、すなわちε1/ε0を、誘電体基板2の比誘電率と定義する。
In this specification, the ratio of the dielectric constant ε1 of the dielectric substrate (substrate) 2 to the dielectric constant ε0 of the space (external space, usually the air layer) in which electromagnetic waves are radiated from the
アンテナ1aの構成について、図1に基づいて具体的に説明する。
The configuration of the
図1に示すように、本実施の形態におけるアンテナ1aは、誘電体基板2と、第2導体3と、第1導体4と、給電端子領域(給電部)5とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
第2導体3と第1導体4とは、誘電体基板2の一方の表面上に、互いに同一平面上に構成されるように形成されている。
The
上記の誘電体基板2は、誘電体からなり、この外形が、アンテナ1aの大きさを規定している。図1に示すように、本実施の形態の誘電体基板2(アンテナ1a)は、矩形の平板形状を有している。
The
また、誘電体基板2に用いられる材料としては、例えば、比誘電率εr=15のような高誘電率のものがある。誘電体基板2として高誘電率の材料を用いることによって、波長短縮効果が得られる。この波長短縮効果とは、誘電体中を伝わる電磁波の波長が誘電率の値に従って短くなる効果である。この効果を使えば、同一周波数で動作するアンテナを考えた場合、基板誘電率の高いアンテナの方が、誘電率の低いアンテナよりもサイズを小さくすることができる。したがって、高誘電率の材料を用いるアンテナ1aは小型化が可能になる。
In addition, as a material used for the
また、誘電体基板2は、例えば樹脂から形成することができる。樹脂としては、ポリエーテルサルフォン(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、エポキシ樹脂(EP)、ポリイミド樹脂(PI)、ポリエーテルイミド樹脂(PEI)、フェノール樹脂(PF)などを用いることができる。誘電体基板2を比誘電率εr=15のような高誘電率材料から構成する場合は、PPSまたはLCPといった高誘電率を有することができる材料を用いることが好ましい。
Moreover, the
上記の第1導体4は、導体からなる電極である。第1導体4は、2対の対向辺のうち、一方が他方よりも長い構成となった、いわゆる長方形形状を有している。この第1導体4の長いほうの辺(以下、長辺とする)のうちの一方の中心部分には、上記給電端子領域5と連結する領域4Vが設けられている。第1導体4は、例えば金属材料を用いて構成することができる。
The
上記の第2導体3は、導体からなる電極であり、円形形状を有している。第2導体3は、領域3Vにおいて、第1導体4の長辺のうちの一方の辺の中心部分に設けられた給電端子領域5と連結している。第2導体3が円形形状であることによって、アンテナ1aは広帯域特性を有することができる。なお、第2導体3としては、例えば金属材料を用いることができる。
The
第2導体3および第1導体4では、それぞれの形状、寸法に応じた電流分布が各導体上に生じ、その電流分布によって決まるパターンの電波が照射される。
In the
図2は、図1における線分A−A’でアンテナ1aを切断し、矢印の方向からみた状態を示した矢視断面図である。図2に示すように、上記第2導体3の領域3Vと、上記第1導体4の領域4Vとの間に上記の給電端子領域5が設けられている。この給電端子領域5には、図示しない給電端子および給電線に接続されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIG. 1, showing the
以上のように、アンテナ1aは、図1および図2に示されるように、誘電体基板2上に第2導体3および第1導体4が、同一面上に形成されている。これにより、従来技術の広帯域アンテナやモノポールアンテナとは異なり、平面(平板)構造であることから、薄型化を実現することができる。
As described above, in the
また、薄型化を実現できることによって、モバイル機器等の薄型の機器に搭載させることや、その他の機器等の狭い隙間にでも設置することが可能となる。さらに、他の回路との基板一体化も可能となる。 In addition, since it can be thinned, it can be installed in a thin device such as a mobile device, or can be installed in a narrow gap of other devices. Furthermore, the substrate can be integrated with other circuits.
次に、本実施の形態におけるアンテナ1aの指向性について、図3(a)・(b)に基づいて説明する。
Next, the directivity of the
図3(a)・(b)は、上記の構成を備えたアンテナ1aの指向性を調べるために行った放射特性解析の解析結果を示した図である。
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing the analysis results of the radiation characteristic analysis performed for examining the directivity of the
図3(a)は、放射特性解析を行うにあたりアンテナ1aに設けた3次元方向を模式的に示した斜視図である。図3(a)に示すように、給電端子領域5を始点として第2導体3の直径方向にY軸を形成し、給電端子領域5を始点として第1導体4の長辺方向にX軸を形成し、上記Y軸とX軸から構成されるXY面から垂直方向にZ軸を形成している。
FIG. 3A is a perspective view schematically showing a three-dimensional direction provided in the
また、図3(b)は、図3(a)において示した3次元方向に基づいたアンテナ1aの放射特性解析の解析結果を示した図である。なお、この放射特性解析では、図3(a)において示したY軸およびZ軸から構成されるYZ面と、X軸およびZ軸から構成されるXZ面と、X軸およびY軸から構成されるXY面とのそれぞれの場合について行っており、このYZ面とXZ面とXY面とに関して、以下の(1)〜(3)のような偏波を放射電波として用いた。すなわち、(1)YZ面については、この面に垂直な偏波(V偏波)、および水平な偏波(H偏波)、(2)XZ面については、この面に垂直な偏波(V偏波)、および水平な偏波(H偏波)、(3)XY面については、この面に垂直な偏波(V偏波)、および水平な偏波(H偏波)、を放射電波として用いた。さらに、各面につき、3GHz、4GHz、6GHzの3種類の周波数の放射電波を用いて行った。また、図3(b)の解析結果において、細線で示したものがH偏波の解析結果であり、太線で示したものがV偏波の解析結果である。
FIG. 3B is a diagram showing an analysis result of the radiation characteristic analysis of the
図3(b)の解析結果から、図29(b)に示した従来の広帯域アンテナ装置において問題となっていた電波放射の抑制は発生していないことがわかる。すなわち、上述したように、上記の従来技術の場合、図29(b)に示した解析結果のうち、(1)YZ面、および(2)XY面における6GHzの周波数の放射電波を用いた場合、導体地板12(図28)があるために、導体地板12の背面への放射が抑制されている(図29(b)中の破線内)。よって、上記のような構成の広帯域アンテナ装置100では、特に高周波帯域において導体地板12背面への放射レベルが抑制されてしまい、その方向への通信領域が確保できていない。そこで、本実施の形態のアンテナ1aを用いて従来技術と同じ放射特性解析を行ったところ、図3(b)に示すように、(1)YZ面、および(3)XY面における6GHzの高周波帯域においても、従来の広帯域アンテナ装置において放射が抑制されていた方向にも電波が放射される。
From the analysis result of FIG. 3B, it can be seen that suppression of radio wave radiation, which has been a problem in the conventional broadband antenna device shown in FIG. 29B, has not occurred. That is, as described above, in the case of the above prior art, among the analysis results shown in FIG. 29 (b), when (1) YZ plane and (2) radiated radio waves having a frequency of 6 GHz on the XY plane are used. Since there is the conductor ground plane 12 (FIG. 28), the radiation to the back surface of the
これにより、本発明のアンテナは、従来において放射が抑制されていた方向への通信領域を確保することができる。すなわち、本発明のアンテナは、従来技術に比べ、指向性が良い(無指向に近づく)と言える。 Thereby, the antenna of this invention can ensure the communication area | region to the direction where radiation was suppressed conventionally. That is, it can be said that the antenna of the present invention has better directivity (approaches omnidirectionality) than the prior art.
また、従来では、図29(b)に示されるように、上記の(1)YZ面では、放射電波は水平偏波に限定されていることがわかる。同じく、上記の(3)XY面についても、放射電波は水平偏波に限定されている。これにより、広帯域アンテナ装置100(図28)は、アンテナの設置角度の変化により通信品質が変動し易いといえる。すなわち、広帯域アンテナ装置100は、設置の自由度に制限がある。これに対して、本実施形態のアンテナ1は、例えば(3)XY面において見られるように、放射電波は、従来のものとは異なり、垂直偏波も放射されている。
In addition, conventionally, as shown in FIG. 29B, it can be seen that the radiated radio wave is limited to the horizontally polarized wave on the (1) YZ plane. Similarly, for the above (3) XY plane, the radiated radio wave is limited to horizontal polarization. Thereby, it can be said that the broadband antenna device 100 (FIG. 28) is likely to change the communication quality due to a change in the installation angle of the antenna. That is, the
以上のことから、本実施の形態におけるアンテナ1aは、従来の広帯域アンテナ装置100(図28)と比較して、設置の自由度を向上させることができるとともに、設置角度が変動した場合であっても、通信品質も良好に維持することができる。
From the above, the
このようなアンテナ1aを製造するためには、誘電体基板2を所定の形状に成形する工程と、メッキする工程と、マスク加工する工程、電解メッキする工程、マスク除去する工程、エッチングする工程による従来の製造技術を用いることができる。
In order to manufacture such an
したがって、従来技術における広帯域アンテナ装置100(図28)では、上述したような導体地板12上に放射導体11を起立させる際の手動による半田付け工程といった煩雑な工程が必要であったが、これに対し、本発明のアンテナは、平面構造であることから、上述のような煩雑な工程を用いることなく、容易に製造することができる。そのため、量産性を向上させることができ、これに伴い製造コストの低減を実現することができる。
Therefore, in the conventional broadband antenna device 100 (FIG. 28), a complicated process such as a manual soldering process when the radiating
なお、上述したアンテナ1aは、説明の便宜上、誘電体基板2上に第2導体3と第1導体4と給電端子領域5のみが設けられた構成となっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第2導体3と第1導体4と給電端子領域5とを保護するような保護層が設けられていてもよい。
Note that the
〔実施の形態2〕
本発明にかかるアンテナの他の実施形態について、図4から図9に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Embodiment 2]
Another embodiment of the antenna according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
なお、本実施の形態では、上記実施の形態1との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態1で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。 In the present embodiment, in order to explain the difference from the first embodiment, for convenience of explanation, members having the same functions as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, The description is omitted.
図4は、本実施の形態におけるアンテナ1bの構成を示した斜視図である。上記実施の形態1では、第1導体4の長辺の中心に給電端子領域5が設けられている。すなわち、第2導体3は、第1導体4の長辺の中心に配設されている。これに対し、図4に示す本実施の形態のアンテナ1bでは、給電端子領域5が、第1導体4の長辺の中心から何れか一方の端領域に設けられており、その給電端子領域5に、第2導体3が連結されている。すなわち、本実施の形態におけるアンテナ1bでは、第2導体3を、第1導体4の長辺の中心から何れか一方の端領域にずらして備えた構成となっている。
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the
第2導体3を、第1導体4の長辺の中心から何れか一方の端領域にずらして備えた構成とすることによって、第1導体4上に長辺方向の電流分布を生じさせることができ、この電流に起因した放射電波を生じさせることができる。すなわち、第2導体3だけでなく、第1導体4もアンテナとして動作させることができる。
By arranging the
次に、本実施の形態のアンテナ1bの指向性について、図5(a)・(b)に基づいて説明する。
Next, the directivity of the
図5(a)・(b)は、上記の構成を備えたアンテナ1bの指向性を調べるために行った放射特性解析の結果を示した図である。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the results of the radiation characteristic analysis performed for examining the directivity of the
図5(a)は、放射特性解析を行うにあたりアンテナ1bに設けた3次元方向を模式的に示した斜視図である。上記実施の形態1と同様に、第1導体4の長辺の中心を始点として第2導体3の直径方向にY軸を形成し、第1導体4の長辺の中心を始点として第1導体4の長辺方向にX軸を形成し、上記Y軸とX軸から構成されるXY面から垂直方向にZ軸を形成している。
FIG. 5A is a perspective view schematically showing a three-dimensional direction provided in the
また、図5(b)は、図5(a)において示した3次元方向に基づいたアンテナ1bの放射特性解析の解析結果を示した図である。
FIG. 5B is a diagram showing an analysis result of the radiation characteristic analysis of the
この放射特性解析では、図5(a)において示したY軸およびZ軸から構成されるYZ面と、X軸およびZ軸から構成されるXZ面と、X軸およびY軸から構成されるXY面とのそれぞれの場合について行っており、このYZ面とXZ面とXY面とに関して、以下の(1)〜(3)のような偏波を放射電波として用いた。すなわち、(1)YZ面については、この面に垂直な偏波(V偏波)、および水平な偏波(H偏波)、(2)XZ面については、この面に垂直な偏波(V偏波)、および水平な偏波(H偏波)、(3)XY面については、この面に垂直な偏波(V偏波)、および水平な偏波(H偏波)、を放射電波として用いた。さらに、各面につき、3GHz、4GHz、6GHzの3種類の周波数の放射電波を用いて行った。また、図5(b)の解析結果において、細線で示したものがH偏波の解析結果であり、太線で示したものがV偏波の解析結果である。 In this radiation characteristic analysis, the YZ plane composed of the Y axis and the Z axis, the XZ plane composed of the X axis and the Z axis, and the XY composed of the X axis and the Y axis shown in FIG. The following polarized waves (1) to (3) were used as radiated radio waves for the YZ plane, the XZ plane, and the XY plane. That is, (1) For the YZ plane, the polarization perpendicular to this plane (V polarization) and the horizontal polarization (H polarization), and (2) For the XZ plane, the polarization perpendicular to this plane ( V polarization), horizontal polarization (H polarization), and (3) XY plane radiates polarization perpendicular to this plane (V polarization) and horizontal polarization (H polarization). Used as radio waves. Furthermore, it performed using the radiation wave of 3 types of frequencies, 3GHz, 4GHz, and 6GHz per each surface. In the analysis result of FIG. 5B, the thin line indicates the H polarization analysis result, and the thick line indicates the V polarization analysis result.
図5(b)の解析結果から、上記実施の形態1の図3(b)に示した解析結果と比較して、(1)YZ面における垂直な偏波成分が、YZ面内で無指向に放射できていることがわかる。この放射は第1導体4上に長辺方向に生じる電流分布によって放射されている偏波成分である。この偏波成分は、従来における上述したモノポールアンテナや、広帯域アンテナ装置では生じさせることのできない偏波成分である。
From the analysis result of FIG. 5B, compared with the analysis result shown in FIG. 3B of the first embodiment, (1) the vertical polarization component in the YZ plane is omnidirectional in the YZ plane. It can be seen that This radiation is a polarization component radiated by the current distribution generated in the long side direction on the
ここで、アンテナ1bとの比較として、図6(a)・(b)に示すアンテナについて説明する。上記実施の形態1(図1)および本実施の形態(図4)の給電端子領域5および第2導体3は、第1導体4の長辺側に設けられていたのに対し、図6(a)に示すアンテナの斜視図では、給電端子領域50および第2導体30を、第1導体40の短い辺(以下、短辺とする)に備えている。図6(b)は、図5(b)と同様に、図6(a)に示すアンテナの指向性を調べるために行った放射特性解析の結果を示した図である。解析結果から、図6(b)の(1)YZ面の垂直偏波の成分が、図5(b)のそれに比べ小さくなっていることから、図6(a)に示すように、第1導体4の短辺に第2導体3を構成した場合では、図6(a)に示したX軸方向に十分な電流分布が生じず、この電流に起因する偏波成分も図5(b)の(1)YZ面の垂直偏波の成分と比較して小さくなっていることがわかる。
Here, the antenna shown in FIGS. 6A and 6B will be described as a comparison with the
すなわち、X軸方向に十分な電流分布が生じさせて、この電流に起因する、上述したモノポールアンテナや広帯域アンテナ装置では生じさせることのできない偏波成分を生じさせるためには、図4のように、第2導体3を、第1導体4の長辺の中心から何れか一方の端領域にずらして備えた構成とすればよい。
That is, in order to generate a sufficient current distribution in the X-axis direction and to generate a polarization component caused by this current, which cannot be generated by the monopole antenna or the broadband antenna device described above, as shown in FIG. In addition, the
このように構成することにより、上記の偏波成分を生じさせることができるとともに、この偏波成分があることによって、アンテナ設置角度が変化した場合の極端な通信品質の劣化を防ぐことが可能となる。したがって、結果として、アンテナ設置の自由度をさらに向上させることができる。 With this configuration, the above-described polarization component can be generated, and the presence of this polarization component can prevent extreme deterioration in communication quality when the antenna installation angle changes. Become. Therefore, as a result, the degree of freedom of antenna installation can be further improved.
本実施の形態におけるアンテナ1bの大きさは、実装する機器との関係から適宜設定することができるが、一例を図7に示す。図7に示すように、アンテナ1b(誘電体基板2)の外形を20mm×30mmとすることができ、誘電体基板2の厚みを1mmとすることができる。この場合、第2導体3の直径を10mmとし、第2導体3の中心が、アンテナ1bの20mmの辺から約5mmのところに配置されるように構成することが好ましい。
The size of the
また、第2導体3を円形とすることにより、上記実施の形態1と同じく、アンテナ1bの広帯域化を実現することができる。しかしながら、本実施の形態は、第2導体3の形状を円形としているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図8(a)に示すような楕円形状のものであってもよく、他に、図8(b)〜(o)に示すような形状を有するものであってもよい。なお、説明の便宜上、図13には給電端子部は設けていない。なお、図8(a)〜(o)に示す形状の放射導体は、上記実施の形態1における放射導体にも適用することが可能である。なお、図8(a)〜(o)には、説明の便宜上、第2導体3のみの部材番号を付している。
In addition, by making the
なおまた、第1導体4についても、本実施の形態では長方形を有しているが、上述したように、第1導体4上に長辺方向の電流分布を生じさせて、この電流に起因した放射電波を生じさせることができるならば、その形状に制限はない。したがって、例えば、図9(a)〜(i)のような形状を有する第1導体4であってもよい。なお、図9(a)〜(i)には、説明の便宜上、第1導体4のみの部材番号を付している。
Further, the
〔実施の形態3〕
本発明にかかるアンテナの他の実施形態について、図10および図17に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Embodiment 3]
Another embodiment of the antenna according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 10 and 17.
なお、本実施の形態では、上記実施の形態1との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態1で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。 In the present embodiment, in order to explain the difference from the first embodiment, for convenience of explanation, members having the same functions as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, The description is omitted.
図10は、本実施の形態におけるアンテナ1cの形状を示した斜視図である。上記実施の形態1および実施の形態2では、第2導体3が、円形形状を有した平板である。これに対し、図10に示す本実施の形態のアンテナ1cは、給電端子領域5が、第1導体4の長辺の中心からオフセットしており、さらに、この第2導体3”に切り欠き部6a〜6cが設けられている。
FIG. 10 is a perspective view showing the shape of the
上記切り欠き部6a〜6cは、円形形状を有している。また、切り欠き部6aと、切り欠き部6bと、切り欠き部6cとは、それぞれ異なる径を有している。
The
次に、本実施の形態におけるアンテナ1cのS11特性について、図11に基づいて説明する。図11は、本実施の形態におけるアンテナ1cのS11特性を測定した結果を示すグラフである。
Next, the S11 characteristic of the
S11とは、アンテナの入力反射係数であり、S11が小さい(−∞)ほどアンテナ入力端からの反射が小さく、電力がロス無くアンテナに伝達されることを意味し、逆にS11が0dBである場合には、アンテナ入力端で完全に反射され、アンテナには伝達されないことを意味する。S11が−10dBよりも小さければ、アンテナとして大きな支障なく機能するといえる。 S11 is the input reflection coefficient of the antenna. The smaller S11 (−∞), the smaller the reflection from the antenna input end, and the less power is transmitted to the antenna without any loss. Conversely, S11 is 0 dB. In this case, it means that it is completely reflected at the antenna input end and is not transmitted to the antenna. If S11 is smaller than −10 dB, it can be said that the antenna functions as a large obstacle.
図11の結果から、本実施の形態のアンテナ1cでは、周波数3.0GHz付近〜5.0付近の帯域においてS11が−10dB以下となっている。すなわち、本実施の形態のアンテナ1cは、この帯域においてアンテナとして大きな支障なく機能することができるといえる。言い換えると、本実施の形態のアンテナ1cでは、周波数3.0GHz付近〜5.0付近以外の帯域では、アンテナ入力端において反射が生じている。すなわち、本実施の形態のアンテナ1cは、この周波数3.0GHz付近〜5.0付近以外の帯域を遮断しているということになる。
From the result of FIG. 11, in the
第2導体3”には、上記の実施の形態1と同様に、例えば、比誘電率εr=15のような高誘電率の材料を用いることできる。
As in the first embodiment, for example, a material having a high dielectric constant such as a relative dielectric constant εr = 15 can be used for the
それぞれの切り欠き部6a〜6cについて、以下に、図12(a)・(b)〜図14(a)・(b)を用いて具体的に説明する。
Each of the
図12(a)は、第2導体3”が、第1導体4の長辺の中心からオフセットしており、かつ、切り欠き部6aのみが設けられた構成を示した斜視図である。図12(b)は、図12(a)のアンテナ1cのS11特性について測定した結果を示した図である。また、図13(a)は、第2導体3”が、第1導体4の長辺の中心からオフセットしており、かつ、切り欠き部6bのみが設けられた構成を示した斜視図である。図13(b)は、図13(a)のアンテナ1cのS11特性について測定した結果を示した図である。図12(b)から、切り欠き部6aのみが設けられた第2導体3”を備えたアンテナ1cでは、周波数5.0GHz付近〜7.0付近の帯域においてS11が−10dB以上となっている。すなわち、本実施の形態のアンテナ1cは、この帯域において、アンテナ入力端において反射が生じているということであり、この帯域を遮断しているといえる。また、図13(b)から、切り欠き部6bのみが設けられた第2導体3”を備えたアンテナ1cでは、周波数8.0GHz付近〜10.0GHz付近の帯域においてS11が−10dB以上となっている。すなわち、本実施の形態のアンテナ1cは、この帯域において、アンテナ入力端において反射が生じているということであり、この帯域を遮断しているといえる。図14(a)には、第2導体3”が、第1導体4の長辺の中心からオフセットしており、かつ、切り欠き部6aおよび切り欠き部6bを備えた構成とした場合について、そのアンテナ1cのS11特性を測定する。図14(b)は、切り欠き部6aおよび切り欠き部6bが設けられた第2導体3”を備えたアンテナ1cのS11特性測定結果を示した図である。図14(b)から、図14(a)に示したアンテナ1cでは、周波数5.0GHz以上の帯域においてS11が−10dB以上となっている。すなわち、本実施の形態のアンテナ1cは、この帯域において、アンテナ入力端において反射が生じているということであり、この帯域を遮断しているといえる。
12A is a perspective view showing a configuration in which the
ここで、図14(b)の5.5GHz付近においてS11特性が低下している帯域Pがある(図中、破線で示した箇所)。図11に示したように、切り欠き部6cも備えた本実施の形態のアンテナ1cであれば、この帯域Pにおける低下も存在しない。
Here, there is a band P in which the S11 characteristic is reduced in the vicinity of 5.5 GHz in FIG. As shown in FIG. 11, if the
以上のように、本実施の形態のアンテナ1cは、周波数3.0GHz付近〜5.0付近の帯域以外を遮断することができる。
As described above, the
UWBのような通信方式の場合、他の無線システムとの共存が必要であり、他の無線システムから受ける被干渉や他の無線システムに与える与干渉に対する考慮が必要である。 In the case of a communication system such as UWB, it is necessary to coexist with other radio systems, and it is necessary to consider interference received from other radio systems and interference given to other radio systems.
このような被干渉・与干渉を低減するために、一般的なアンテナには、アンテナ後段にバンドエリミネーションフィルタやバンドパスフィルタといった、何らかのフィルタ手段が必要とされていた。しかしながら、フィルタを付加することは、無線通信装置の小型化、低価格化に対する要求に相反するものであった。また、挿入したフィルタ自体の帯域内挿入損失により受信感度の低下など、特性の劣化も引き起こされていた。そこで、本実施の形態のアンテナによれば、特定の帯域を遮断することができるため、アンテナ1cをUWBのような通信方式に用いた際に、他の無線システムとの共存が必要となった場合であっても、他の無線システムから受ける被干渉や他の無線システムに与える与干渉を抑制することができる。
In order to reduce such interference and interference, a general antenna requires some filter means such as a band elimination filter and a bandpass filter after the antenna. However, adding a filter contradicts the demand for downsizing and cost reduction of wireless communication devices. In addition, degradation of characteristics such as a decrease in reception sensitivity is caused by in-band insertion loss of the inserted filter itself. Therefore, according to the antenna of the present embodiment, since a specific band can be cut off, it is necessary to coexist with other wireless systems when the
ところで近年では、上述したように、3.1GHz〜10.6GHzのすべての帯域(フルバンド(Full Band))を使って通信を行う方式の他に、5.0GHz無線LANで既に使用されている帯域を避けて、3.1GHz〜4.9GHzの帯域(ローバンド(Low Band))、5.8GHz〜10.6GHz(ハイバンド(High Band))に帯域を分割して通信を行うことも検討されている。 By the way, in recent years, as described above, in addition to a method of performing communication using all bands (full band) of 3.1 GHz to 10.6 GHz, it is already used in a 5.0 GHz wireless LAN. It is also considered to perform communication by dividing the band into 3.1 GHz to 4.9 GHz band (Low Band) and 5.8 GHz to 10.6 GHz (High Band) avoiding the band. ing.
そこで、本実施の形態のアンテナ1cを用いれば、ローバンドでのUWB通信を行う場合、アンテナは3.1GHz〜4.9GHzを通過域することができ、それ以外の帯域を遮断域とすることができる。
Therefore, when the
さらに、本実施の形態のアンテナ1cでは、図11に示すように、通過域と遮断域の境界である3.0GHzおよび5.0GHz付近において、S11が急峻に立ち上がっている。上述のように、ローバンドでのUWB通信を行う場合、3.1GHzおよび4.9GHz付近で急峻な立ち上がり特性を持つことにより、受信回路へのノイズ(3.1GHz〜4.9GHz以外の帯域の信号)の混入を正確に遮断することができるため、通信品質を良好にすることができる。
Furthermore, in
このように、アンテナ1cによれば、第2導体3”に切り欠き部が設けられていることから、目的とする周波数特性に合わせ込み、不必要な周波数帯域からの被干渉、目的外の周波数帯域への与干渉を低減させることができる。
As described above, according to the
また、周波数特性を目的とする特性に合わせ込むことができることにより、帯域制限用フィルタの不必要化、あるいは、帯域制限用フィルタのへの要求仕様の緩和が実現でき、アンテナを実装する無線通信装置等の小型化、低価格化、高性能化を実現することができる。 In addition, since the frequency characteristics can be adjusted to the desired characteristics, the band limiting filter can be made unnecessary, or the required specifications for the band limiting filter can be relaxed, and a radio communication apparatus mounted with an antenna It is possible to achieve downsizing, cost reduction, and high performance.
また、図10に示したように、本実施の形態におけるアンテナ1cは、切り欠き部6a〜6cが設けられた第2導体3”が、第1導体4の長辺の中心からオフセットしている。これにより、第1導体4上に長辺方向の電流分布を生じさせ、この電流に起因した放射電波も生じさせることができる。
Further, as shown in FIG. 10, in the
図10に示したように、本実施の形態におけるアンテナ1cは、切り欠き部6a〜6cが円形形状を有しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図15(a)および図16(a)に示すような形状の切り欠き部であってもよい。図15(a)は、六角形の切り欠き部6a’〜6c’を有しており、図16(a)は、楕円形の切り欠き部6a”〜6c”を有している。図15(a)および図16(a)に示すような形状の切り欠き部を備えた場合のアンテナ1cのS11特性を測定すると、図15(b)および図16(b)のようになる。
As shown in FIG. 10, in the
図15(b)および図16(b)から、円形形状を有した切り欠き部6a〜6cを備えた本実施の形態におけるアンテナ1cと同様のS11特性を示すことがわかる。
From FIG. 15B and FIG. 16B, it can be seen that S11 characteristics similar to those of the
したがって、アンテナ1cの切り欠き部6cは、上記と同様のS11特性を示すことができれば、その形状に制限はない。また、上記の他にも、図17(a)に示すような形状の切り欠き部を有していてもよい。なお、図17(a)は、切り欠き部の形状について示したものであり、切り欠き部の数については、1対(2個)に限定されるものではない。
Therefore, the shape of the
また、第2導体3を、第1導体4の長辺の中心から、何れか一方の端領域にずらして備えた構成にして、第1導体4上に長辺方向の電流分布を生じさせて、この電流に起因した放射電波も生じさせることができるため、上記切り欠き部6a〜6cは、図17(b)に示すように、第1導体4に設けてもよい。
In addition, the
また、第2導体3”を円形とすることにより、上記実施の形態1と同じく、アンテナ1cの広帯域化を実現することができる。しかしながら、上記実施の形態2において説明したとおり、本実施の形態の第2導体3”の形状も、図8(a)〜(o)に示す形状とすることも可能である。
Further, by making the
なおまた、本実施の形態の第1導体4も、上記実施の形態2と同様、その形状に制限はなく、例えば、図9(a)〜(i)のような形状を有する導体であってもよい。
In addition, the
〔実施の形態4〕
本発明にかかるアンテナの他の実施形態について、図18から図21に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、上記実施の形態3との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態3で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
Another embodiment of the antenna according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, in order to explain the difference from the third embodiment, for the sake of convenience of explanation, members having the same functions as those described in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, The description is omitted.
上記実施の形態3では、比誘電率εr=15のような高誘電率の材料を誘電体基板2として用いている。ところが、このような高誘電率の材料は汎用的なものではない。そのため、比誘電率がこれほど高くない汎用的な材料を用いれば、コストの更なる低減を実現することができる。
In the third embodiment, a material having a high dielectric constant such as a relative dielectric constant εr = 15 is used as the
そこで、本願発明者らは、上記実施の形態3における構成のアンテナ1cについて、誘電体基板2の比誘電率の違いによるそれぞれの遮断域を、S11特性として測定した。
Accordingly, the inventors of the present application measured each cut-off area due to the difference in relative permittivity of the
図18は、上記実施の形態3における構成のアンテナ1cについて、誘電体基板2の誘電率の違いによる遮断域をS11特性として測定した結果を示すグラフである。図18において、比誘電率εr=15の誘電体基板で構成されたアンテナ1cを実線で示し、比誘電率εr=12の誘電体基板で構成されたアンテナ1cを破線で示し、比誘電率εr=8の誘電体基板で構成されたアンテナ1cを1点鎖線で示している。図18から、誘電体基板の比誘電率を下げる(比誘電率εr=8の場合)と、ローバンド(3.1GHz〜4.9GHz)でのUWB通信を行う場合に、5.0GHz以上の帯域を正確に遮断することができないことがわかる。
FIG. 18 is a graph showing a result of measuring the cutoff region due to the difference in the dielectric constant of the
そこで、本願発明者らは、汎用的な材料(εr=4程度)からなる誘電体基板2を用いた場合であっても、ローバンド(3.1GHz〜4.9GHz)でのUWB通信を行う際に良好な通信ができるアンテナ1dについて検討した。上記実施の形態3の構成のアンテナであって、誘電体基板2に汎用的な材料(εr=4程度)を用いた場合における遮断域をS11特性として測定し、その測定結果を図19に示す。図19に示すように、上記実施の形態3の構成において、汎用的な材料(εr=4程度)からなる誘電体基板2を設けたアンテナでは、5〜7GHzの帯域においてS11特性が−10dB以上になっているものの、アンテナ入力端において反射が完全に行われてはおらず、すなわち、この帯域を完全に遮断しているとはいえない。また、7〜7.5GHzの帯域においては、S11特性が−10dB以下となっており、すなわち、通過域となっていることがわかる。このようなS11特性をもつアンテナでは、ローバンド通信に必要なS11特性(3.1GHz〜4.9GHzが通過域、それ以外では遮断域)を得ることができなくなる。
Therefore, the inventors of the present application perform UWB communication in the low band (3.1 GHz to 4.9 GHz) even when the
そこで、図20に、本実施の形態におけるアンテナ1dの構成を示す。図20は、本実施の形態におけるアンテナ1dの構成を示した斜視図であり、その一部は透視図となっている。
FIG. 20 shows the configuration of
図20に示すように、アンテナ1dは、上記実施の形態3の構成に加えて、樹脂層(誘電体層)7を備えている。アンテナ1dは、上記実施の形態3と同様に、第2導体3と第1導体4とが、誘電体基板2上に同一平面になるように構成されており、さらに、この第2導体3を被覆するように、樹脂層7が配設されている。
As shown in FIG. 20, the
誘電体基板2は、汎用的な材料であるFR4(比誘電率εr=4.7)によって構成されている。このように、上記実施の形態3とは異なり、このような汎用的な材料を用いることによって、上記実施の形態3と比較して、アンテナのコスト低減を実現することができる。
The
上記樹脂層7は、比誘電率εr=15程度の高誘電率の材料によって構成される。
The
以上のような構成を備えた本実施の形態のアンテナ1dにおけるS11特性を測定する。この測定結果を図21のグラフに示す。
The S11 characteristic in the
図21から、本実施の形態のアンテナ1dが、上記実施の形態3における図11に示したS11特性と同等の特性を有していることがわかる。
From FIG. 21, it can be seen that the
これにより、上記のような汎用的な材料を誘電体基板2として用いた場合であっても、ローバンド(3.1GHz〜4.9GHz)でのUWB通信を行う際に良好な通信ができるアンテナ1dを提供することができる。
Thereby, even when the general-purpose material as described above is used as the
また、この構成にすることによって、上記実施の形態1〜3における比誘電率の高い材料から構成された誘電体基板において得られていたのと同様の波長短縮効果が得られる。したがって、図7に示したような比較的小さなサイズのアンテナを提供することができる。 Further, with this configuration, the same wavelength shortening effect as that obtained in the dielectric substrate made of a material having a high relative dielectric constant in the first to third embodiments can be obtained. Therefore, an antenna having a relatively small size as shown in FIG. 7 can be provided.
さらに、通常では他の回路も汎用的な材料(例えば、FR4)であるため、それらと本実施の形態におけるアンテナを同一基板上に構成することができる。 Furthermore, since other circuits are also generally used materials (for example, FR4), they and the antenna in this embodiment can be formed on the same substrate.
上記樹脂層7は、少なくとも第2導体3を被覆するように配設されていればよい。第2導体3部分だけに樹脂層7を配設すれば、樹脂層7の使用量を抑えることができ、コストの低減を実現することができる。
The
上記樹脂層7としては、例えば、ポリエーテルサルフォン(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、エポキシ樹脂(EP)、ポリイミド樹脂(PI)、ポリエーテルイミド樹脂(PEI)、フェノール樹脂(PF)などを用いることができるが、PPSまたはLCPは、樹脂の中でも高い誘電率を有することができるため、特に好ましい。
Examples of the
なお、本実施の形態においても、上記実施の形態3と同様に、切り欠き部6a〜6cの形状は円形に限定されるものではなく、図15(a)や図16(a)や図17に示すような形状であってもよい。
Also in the present embodiment, the shape of the
また、第2導体3”を円形とすることにより、上記実施の形態1〜3と同じく、アンテナ1cの広帯域化を実現することができる。なお、上記実施の形態2において説明したとおり、本実施の形態の第2導体3”の形状も、図8(a)〜(o)に示す形状とすることも可能である。
Further, by making the
また、本実施の形態の第1導体4も、上記実施の形態2と同様、その形状に制限はなく、例えば、図9(a)〜(i)のような形状を有する第1導体4であってもよい。
Further, the shape of the
なお、本実施の形態および上記実施の形態1〜3は、上記実施の形態1において説明したエッチング工程等を含む製造工程によって製造することができるほか、予め、第1導体と第2導体とを形成しておき、誘電体基板となる樹脂とともに一体成形することによって製造することも可能である。
In addition, this Embodiment and the said Embodiment 1-3 can be manufactured by the manufacturing process including the etching process etc. which were demonstrated in the said
また、本実施の形態および上記実施の形態1〜3において、誘電体基板2を構成する樹脂は一種類に限定されるものではなく、複数の種類の樹脂から構成されるものであってもよく、これらの樹脂の比誘電率は同一であっても異なるものであってもよい。
Further, in the present embodiment and the first to third embodiments, the resin constituting the
〔実施の形態5〕
本発明にかかるアンテナの他の実施形態について、図22および図24に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、上記実施の形態3および4との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態3で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 5]
Another embodiment of the antenna according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, the difference between the third and fourth embodiments will be described. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the third embodiment are denoted by the same reference numerals. The description is omitted.
上記実施の形態3では、比誘電率εr=15のような高誘電率の材料を誘電体基板2として用いている。ところが、このような高誘電率の材料は汎用的なものではない。そのため、比誘電率がこれほど高くない汎用的な材料を用いれば、コストの更なる低減を実現することができる。
In the third embodiment, a material having a high dielectric constant such as a relative dielectric constant εr = 15 is used as the
ここで、上記実施の形態4では、図20に示したように、第2導体3”と第1導体4とが、誘電体基板2上に同一平面になるように構成されており、この第2導体3”を被覆するように、樹脂層7が配設されている。この構成とすれば、汎用的ではない高誘電率の材料は、第2導体3”を被覆する樹脂層7にのみ使用するため、使用量を抑えて、コストの低減を実現することができる。
Here, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 20, the
そこで、本実施形態におけるアンテナ1eは、汎用的ではない高誘電率の材料の使用量を抑えた、他の形態について説明する。 Therefore, the antenna 1e in the present embodiment will be described in another form in which the usage amount of a material having a high dielectric constant that is not versatile is suppressed.
図22は、本実施形態におけるアンテナ1eの構成を示した斜視図であり、その一部は透視図となっている。 FIG. 22 is a perspective view showing a configuration of the antenna 1e in the present embodiment, and a part thereof is a perspective view.
アンテナ1eは、図22に示すように、L字型の誘電体基板2’を備えており、当該誘電体基板2’と同じ層に、樹脂基板9を備えている。すなわち、誘電体基板2’と樹脂基板9とは、それぞれの表面が互いに面一となっている。なお、ここで「表面が互いに面一」とは、完全に面一である場合の他に、実質的に面一である場合も含まれる。そして、アンテナ1eは、樹脂基板9の表面に、第2導体3”が設けられており、第2導体3と、誘電体基板2’に設けられている第1導体4とが、同一平面になるように構成されている。
As shown in FIG. 22, the antenna 1e includes an L-shaped dielectric substrate 2 ', and includes a
上記誘電体基板2’は、汎用的な材料であるFR4(比誘電率εr=4.7)によって構成されている。このように、上記実施の形態3とは異なり、このような汎用的な材料を用いることによって、上記実施の形態3と比較して、アンテナのコスト低減を実現することができる。
The
上記樹脂基板9は、比誘電率εr=15程度の高誘電率の材料によって構成される。
The
以上のような構成を備えた本実施の形態のアンテナ1eは、誘電体基板2’と樹脂基板9とを別体として製造することができる。具体的には、図23に示すように、アンテナ1eは、第1導体4を形成した誘電体基板2’と、第2導体3”を形成した樹脂基板9とは、それぞれ独立した構造体から構成することができる。図23に示すように第2導体3”の給電端子3”aが、樹脂基板9の外部に配設されている。よって、第1導体4を形成した誘電体基板2’と、第2導体3”を形成した樹脂基板9とをそれぞれ製造して、給電端子3”aを、誘電体基板2’に設けられた給電端子領域5に接続することによって図22に示した本実施形態のアンテナ1eを製造することができる。これにより、例えば、図15(a)や図16(a)に示した切り欠き部6a’〜6c’・6a”〜6c”を設ける場合であっても、製造ラインのうち、第2導体3”および樹脂基板9を製造するラインを変更するのみで対応することができるため、多様な形状を有するアンテナを効率よく製造することが可能である。
The antenna 1e of the present embodiment having the above-described configuration can be manufactured with the dielectric substrate 2 'and the
以上のような構成を備えた本実施の形態のアンテナ1eにおけるS11特性を測定する。この測定結果を図24のグラフに示す。 The S11 characteristic of the antenna 1e of the present embodiment having the above configuration is measured. The measurement results are shown in the graph of FIG.
図24から、本実施の形態のアンテナ1eが、上記実施の形態3における図11に示したS11特性と同等の特性を有していることがわかる。 From FIG. 24, it can be seen that the antenna 1e of the present embodiment has a characteristic equivalent to the S11 characteristic shown in FIG. 11 in the third embodiment.
これにより、本実施形態の構成であっても、ローバンド(3.1GHz〜4.9GHz)でのUWB通信を行う際に良好な通信ができるアンテナを提供することができる。 Thereby, even if it is the structure of this embodiment, the antenna which can perform favorable communication can be provided when performing UWB communication in a low band (3.1 GHz-4.9 GHz).
〔実施の形態6〕
本発明にかかるアンテナの他の実施形態について、図25および図27に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、上記実施の形態3および4との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態4で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 6]
Another embodiment of the antenna according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, the difference between the third and fourth embodiments will be described. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals. The description is omitted.
上記実施の形態4では、図20に示したように、第2導体3と第1導体4とが、誘電体基板2上に同一平面になるように構成されており、この第2導体3を被覆するように、樹脂層7が配設されている。これに対して、本実施形態におけるアンテナ1fは、誘電体基板2上に積層基板10を積層し、当該積層基板10の上に第2導体3が形成されている。すなわち、第2導体3と第1導体4とは、それぞれの表面が互いに平行となるように配設されている。なお、ここで「それぞれの表面が互いに平行」とは、それぞれの表面が完全に平行である場合に加えて、製造上、完全に平行である状態から逸脱した「実質的に平行」である場合も含まれる。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 20, the
図25は、本実施形態におけるアンテナ1fの構成を示した斜視図であり、その一部は透視図となっている。 FIG. 25 is a perspective view showing a configuration of the antenna 1f in the present embodiment, and a part thereof is a perspective view.
上記積層基板10は、図25に示すように、誘電体基板2上に、第2導体3と誘電体基板2との間に挟持されるように設けられている。積層基板10は、比誘電率εr=15程度の高誘電率の材料によって構成される。積層基板10の大きさ(表面積)は、少なくとも、第2導体3が積層基板10の表面に配設される大きさであればよい。
The
図26に、アンテナ1fの構成を分解した状態を示す。図26は、第2導体3および積層基板10の構成を示す斜視図であり、その一部は透視図となっている。第2導体3の給電端子3”bが、図26に示すように、積層基板10の外部に配設されている。よって、第1導体4を形成した誘電体基板2’と、第2導体3”を形成した積層基板10とをそれぞれ製造して、給電端子3”bを、誘電体基板2に設けられた給電端子領域5に接続することによって、アンテナ1fを製造することができる。これにより、例えば、図15(a)や図16(a)に示した切り欠き部6a’〜6c’・6a”〜6c”を設ける場合であっても、製造ラインのうち、第2導体3”および積層基板10を製造するラインを変更するのみで対応することができるため、多様な形状を有するアンテナを効率よく製造することが可能である。
FIG. 26 shows a state where the configuration of the antenna 1f is disassembled. FIG. 26 is a perspective view showing configurations of the
上記誘電体基板2は、汎用的な材料であるFR4(比誘電率εr=4.7)によって構成されている。このように、上記実施の形態3とは異なり、このような汎用的な材料を用いることによって、上記実施の形態3と比較して、アンテナのコスト低減を実現することができる。
The
このように、本実施形態におけるアンテナ1fは、高誘電率の材料を、積層基板10という限られた領域のみに用いることから、上記実施の形態3と比較して、アンテナのコスト低減を実現することができる。
As described above, the antenna 1f according to the present embodiment uses a high dielectric constant material only in a limited area of the
以上のような構成を備えた本実施の形態のアンテナ1fにおけるS11特性を測定する。この測定結果を図27のグラフに示す。 The S11 characteristic of the antenna 1f of the present embodiment having the above configuration is measured. The measurement results are shown in the graph of FIG.
図27から、本実施の形態のアンテナ1fが、上記実施の形態3における図11に示したS11特性と同等の特性を有していることがわかる。 From FIG. 27, it can be seen that the antenna 1f of the present embodiment has a characteristic equivalent to the S11 characteristic shown in FIG. 11 in the third embodiment.
これにより、本実施形態の構成であっても、ローバンド(3.1GHz〜4.9GHz)でのUWB通信を行う際に良好な通信ができるアンテナを提供することができる。 Thereby, even if it is the structure of this embodiment, the antenna which can perform favorable communication can be provided when performing UWB communication in a low band (3.1 GHz-4.9 GHz).
なお、積層基板10の厚みは、アンテナ1fがローバンド(3.1GHz〜4.9GHz)でのUWB通信を行う場合には、3.0〜5.0GHz帯域においてS11特性が−10dB以下となる範囲で適宜設定することができる。一例を挙げると、アンテナ1f(誘電体基板2)の外形が20mm×30mm×厚み1mmとして、第2導体3”の直径を10mmとし、第2導体3”の中心がアンテナ1fの20mmの辺から約5mmのところに配置されるように構成した場合、積層基板10の厚みを0.5〜2.0mmとすることによって、S11特性を−10dB以下とすることができる。
In addition, the thickness of the
なお、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
本発明に係るアンテナは、放射導体と矩形導体とを同一平面上に構成することによって、広帯域を遮断することができる。よって、5.0GHz無線LANで既に使用されている帯域を避けて、3.1GHz〜4.9GHzの帯域(ローバンド(Low Band))、または5.8GHz〜10.6GHz(ハイバンド(High Band))の帯域の通信を行う場合であっても、目的以外の帯域を正確に遮断することができる。さらに、良好な指向性を有し、良好な通信品質を実現したアンテナを提供することができる
したがって、例えば、携帯電話、PDA等の情報端末やPCカード゛型無線機、CF(コンパクトフラッシュ(登録商標))型無線機、IEEE1394型無線機等の薄型機器に広く適用することができる。
The antenna according to the present invention can block a wide band by configuring the radiation conductor and the rectangular conductor on the same plane. Therefore, avoiding the band already used in the 5.0 GHz wireless LAN, the band of 3.1 GHz to 4.9 GHz (Low Band), or 5.8 GHz to 10.6 GHz (High Band) ), The band other than the intended band can be accurately cut off. Furthermore, it is possible to provide an antenna having good directivity and realizing good communication quality. Therefore, for example, information terminals such as mobile phones and PDAs, PC card type radios, CF (compact flash (registered) (Trademark)) type radio equipment, IEEE 1394 type radio equipment and the like, and can be widely applied.
1a〜1f1 アンテナ
2、2’ 誘電体基板
3、3” 第2導体
3”a、3”b 給電端子
4 第1導体
5 給電端子領域(給電部)
6a〜6c、6a’〜6c’、6a”〜6c” 切り欠き部
7 樹脂層(誘電体層)
9 樹脂基板
10 積層基板
1a to
6a-6c, 6a'-6c ', 6a "-6c"
9
Claims (11)
上記基板の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電材料からなる誘電体層が、少なくとも上記第2導体を被覆するように設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ。 The first conductor and the second conductor are formed on a substrate,
The antenna according to claim 1 or 2, wherein a dielectric layer made of a dielectric material having a dielectric constant higher than that of the substrate is provided so as to cover at least the second conductor.
上記第2導体は、第1基板の表面と互いに面一となるように構成された、当該第1基板の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電材料からなる第2基板の表面に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ。 The first conductor is formed on the surface of the first substrate,
The second conductor is formed on a surface of a second substrate made of a dielectric material having a dielectric constant higher than that of the first substrate, which is configured to be flush with the surface of the first substrate. The antenna according to claim 1, wherein the antenna is provided.
上記第2導体は、上記第1導体よりも面積が小さく、当該第1基板よりも面積が小さい第2基板の表面に形成されており、
上記第2基板は、上記第1基板の表面における上記第1導体が形成されていない表面に積層された、当該第1基板の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電材料からなることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。 The first conductor is formed on the surface of the first substrate,
The second conductor has a smaller area than the first conductor and is formed on the surface of the second substrate having a smaller area than the first substrate.
The second substrate is made of a dielectric material having a dielectric constant higher than that of the first substrate, which is laminated on the surface of the first substrate where the first conductor is not formed. The antenna according to claim 1.
上記給電部は、当該第1導体における一方の長辺に設けられていることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載のアンテナ。 The first conductor has a rectangular shape in which one of two adjacent sides is longer than the other side;
The antenna according to any one of claims 1 to 5, wherein the feeding portion is provided on one long side of the first conductor.
上記給電部は、当該第2導体が第1導体の一方の長辺における何れか一方の端領域に設けられていることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載のアンテナ。 The second conductor has a smaller area than the first conductor,
The antenna according to any one of claims 1 to 6, wherein in the power feeding unit, the second conductor is provided in one end region on one long side of the first conductor.
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