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JP2008042600A - Antenna system - Google Patents

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Publication number
JP2008042600A
JP2008042600A JP2006215355A JP2006215355A JP2008042600A JP 2008042600 A JP2008042600 A JP 2008042600A JP 2006215355 A JP2006215355 A JP 2006215355A JP 2006215355 A JP2006215355 A JP 2006215355A JP 2008042600 A JP2008042600 A JP 2008042600A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna element
antenna
pair
frequency
flat
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006215355A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Shimazaki
哲哉 島崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KUURII COMPONENTS KK
Original Assignee
KUURII COMPONENTS KK
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Publication date
Application filed by KUURII COMPONENTS KK filed Critical KUURII COMPONENTS KK
Priority to JP2006215355A priority Critical patent/JP2008042600A/en
Publication of JP2008042600A publication Critical patent/JP2008042600A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an antenna system to inexpensively mass-produce antennas compatible with two-frequency, while achieving wider bandwidth, miniaturization and stable characteristics. <P>SOLUTION: The antenna system has a loop-like element having a first approximately rectangular element to a flat element plane, a second approximately rectangular element opposite to the first element and a pair of rising wires for making the first and the second elements conductive and an insulating support frame in contact with the rear surfaces of flat elements between the first and the second elements and in the elements, a pair of feeding points one of which is connected to a grounding plate are formed with a space approximately at the center part of one long side of an approximate rectangle, rising wires are formed with a space on the opposite long side opposite to a pair of feeding points and the element is further provided with a serial resonance circuit having a resonance point between frequency f1=c/λ and frequency f2=2c/(3λ) when the total length of the element comprised of the first element, the second element and the rising wires is considered as (1/2)λ. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば携帯端末など小型無線通信機器に利用される内蔵型アンテナに関するものである。   The present invention relates to a built-in antenna used in a small wireless communication device such as a portable terminal.

無線携帯機器のアンテナはこれまで筐体外部に引き出せる棒状アンテナと機器内部に内蔵アンテナとを併用することが主流であった。棒状アンテナは利用者にとって扱いが面倒なだけでなく機器設計においても設計を制約するので、近年では棒状アンテナを採用せず内蔵アンテナだけにする動向にある。   Until now, the mainstream antenna for wireless portable devices has been a combination of a rod-shaped antenna that can be pulled out of the housing and a built-in antenna inside the device. The bar antenna is not only cumbersome for the user but also restricts the design in the device design. Therefore, in recent years, there is a trend to use only the built-in antenna without using the bar antenna.

一方、無線携帯機器のアンテナに対するもう一つの要求事項は多周波数化である。例えば、携帯電話の周波数帯域は、日本だけでなく世界的に順次拡大し、800MHz〜900MHz帯域と1.7GHz〜2.1GHz帯域で、それぞれに多くの通信方式が採用されている。又、無線LAN用途においては2.4GHz〜2.5GHz帯と4.9GHz〜5.7GHz帯の周波数が割り当てられており、携帯電話と同様に低い周波数帯の約2倍の以上のところに高い周波数帯が割り当てられている。   On the other hand, another requirement for antennas of wireless portable devices is to increase the frequency. For example, the frequency band of mobile phones has been expanded not only in Japan but worldwide as well, and many communication systems are employed in each of the 800 MHz to 900 MHz band and the 1.7 GHz to 2.1 GHz band. In addition, in the wireless LAN application, frequencies of 2.4 GHz to 2.5 GHz band and 4.9 GHz to 5.7 GHz band are allocated, which is higher than the low frequency band about twice as high as the cellular phone. A frequency band is assigned.

従って、無線携帯機器のアンテナ装置に対する要求事項は、内蔵型であって、必要とされる全ての周波数帯域、すなわち多周波数帯域に対応可能で、且つ広帯域な特性を有することである。これらの好ましい特性を有するアンテナ装置を実現できれば多様な用途に展開できるものである。   Therefore, the requirement for the antenna device of the wireless portable device is that it is built-in type, can support all the required frequency bands, that is, multiple frequency bands, and has a wide band characteristic. If an antenna device having these preferable characteristics can be realized, it can be developed for various uses.

従来は、広帯域アンテナといっても、その比帯域は中心周波数に対して、高々数パーセント程度であった。また、この様な小型アンテナの効率は概ねその体積に比例するため、小型内蔵アンテナで前記周波数帯域で良好な特性を実現させることは困難であった。   Conventionally, even if it is a broadband antenna, the ratio band is about several percent at most with respect to the center frequency. Also, since the efficiency of such a small antenna is roughly proportional to its volume, it has been difficult to achieve good characteristics in the frequency band with a small internal antenna.

そこで、多くの研究がなされてきたが、実機に採用可能な良好な特性のアンテナの開発に至っていないのが実情である。例えば、無線機器地板上に近接して実装しても広帯域であり、更に比較的効率の良い小型・広帯域・高利得なアンテナ装置として、短辺対長辺の比が10以上である長方形のループアンテナを、動作周波数における1波長と略同一の外周囲長を有し、無線機機器地板に対して、平行に且つ前記波長に比べて十分小さい間隔で近接して配置し、更に短辺が給電部側に近接するように折り返したもの(特許文献1参照)。   A lot of research has been done, but the actual situation is that the development of antennas with good characteristics that can be used in actual machines has not been achieved. For example, a rectangular loop having a short side to long side ratio of 10 or more as a small, wide band, and high gain antenna device that has a wide band even when mounted close to a base plate of a wireless device and is relatively efficient. The antenna has an outer perimeter that is substantially the same as one wavelength at the operating frequency, is placed in parallel to the radio equipment ground plane and in close proximity with a sufficiently small interval compared to the wavelength, and the short side is fed. Folded so as to be close to the part side (see Patent Document 1).

広帯域にわたるインピーダンス整合が可能な携帯端末用内蔵アンテナとして、両端が短絡された約1/2波長の平行線路を有するストリップ長1、ストリップ間隔d、左右のストリップ幅W1,W2,短絡部のストリップ幅W3の折り返しダイポールアンテナの給電点の左右約1/8波長から先の部分を左右対称に垂直・水平に折り曲げてからアンテナ長a、垂直部の高さh、折り曲げ部の間隔sなる2重折り返し構造のアンテナ素子を形成し、このアンテナ素子をアンテナ長aと同じ幅の導体板の先端に近接して配置すると共に、このアンテナ素子の給電点に平行給電線を接続してアンテナシステムを構成し、このアンテナ素子の入力インピーダンスと平衡給電線の特性インピーダンスを整合させる為には、このアンテナ素子の折り曲げ部の間隔sおよび左右のストリップ幅(W1/W2)を調整するもの(特許文献2参照)。   As a built-in antenna for portable terminals capable of impedance matching over a wide band, strip length 1 having a parallel line of about ½ wavelength with both ends short-circuited, strip interval d, left and right strip widths W1, W2, strip width of short-circuited portion Double-folding of antenna length a, height h of vertical part, and spacing s of folding part after bending the part from about 1/8 wavelength left and right of the feeding point of the folded dipole antenna of W3 vertically and horizontally symmetrically An antenna system having a structure is formed, and the antenna element is arranged close to the tip of a conductor plate having the same width as the antenna length a, and a parallel feeding line is connected to the feeding point of the antenna element to constitute an antenna system. In order to match the input impedance of this antenna element with the characteristic impedance of the balanced feeder, Septum s and the left and right strip width (W1 / W2) adjusts the (see Patent Document 2).

ストリップ幅を同一に固定して自己平衡作用を維持した平衡給電形アンテナであって広帯域にわたるインピーダンス整合が可能な携帯端末用内蔵アンテナとして、両端が短絡された、約1/2波長の平行線路を有するストリップ長1、ストリップ間隔d、左右のストリップ幅W1,W2,短絡部のストリップ幅W3の折り返しダイポールアンテナの給電点の左右約1/8波長から先の部分を左右対称に垂直・水平に折り曲げてアンテナ長a、垂直部の高さh、折り曲げ部の間隔sなる2重折り返し構造のアンテナを構成し、このアンテナ素子をアンテナ長aと同じ幅の導体板の先端に近接して配置すると共に、このアンテナ素子の給電点に平衡又は不平衡給電線を接続してアンテナシステムを構成し、このアンテナ素子の入力インピーダンスと平衡又は不平衡給電線の特性インピーダンスを整合させるためには、このアンテナ素子のストリップ幅比(W1/W2)を1に固定して自己平衡作用を維持する一方、折り曲げ部の間隔sと垂直部の高さhに加え、短絡部のストリップ幅W3と左右のストリップ幅W1=W2を調整するようにしたもの(特許文献3参照)等が提案されている。   As a built-in antenna for mobile terminals, which is a balanced feed antenna that maintains the self-balanced effect by fixing the strip width to the same level and can perform impedance matching over a wide band, a parallel line of about ½ wavelength with both ends short-circuited is used. The length of the strip is 1, strip distance d, left and right strip widths W1 and W2, and the strip width W3 of the short-circuited portion. Thus, an antenna having a double folded structure having an antenna length a, a height h of the vertical portion, and an interval s of the bent portions is formed, and this antenna element is disposed close to the tip of a conductor plate having the same width as the antenna length a. The antenna system is configured by connecting a balanced or unbalanced feed line to the feed point of this antenna element. In order to match the characteristic impedance of the balanced or unbalanced feed line, the strip width ratio (W1 / W2) of this antenna element is fixed to 1 to maintain the self-balancing action, while the interval s between the bent portions and the vertical portion In addition to the height h, the one in which the strip width W3 of the short-circuit portion and the left and right strip widths W1 = W2 are adjusted (refer to Patent Document 3) has been proposed.

一方、両面プリント配線基盤を用いて形成されるマイクロストリップ形アンテナであって、基板の一面側に形成されたループ状のアンテナ導体層と、このアンテナ導体層に対して絶縁材からなる誘電体層を介した裏面側に形成されたアース導体層と、アース導体層とは絶縁して同じ面に形成された給電部とを備え、アンテナ導体層とアース導体層とを誘電体層を介して接地し、給電部から誘電体層を介してアンテナ導体層に臨ませたプリントアンテナにおいて、給電用導体とアンテナ導体層との間にアンテナ本体部のリアクタンスを打ち消して帯域幅を広帯域化するインダクタンス素子とキャパシタンス素子とからなる直列共振回路を設けたプリントアンテナ(特許文献4)が提案されている。   On the other hand, a microstrip antenna formed using a double-sided printed wiring board, and a loop-shaped antenna conductor layer formed on one side of a substrate, and a dielectric layer made of an insulating material with respect to the antenna conductor layer A ground conductor layer formed on the back side of the ground conductor, and a power feeding portion formed on the same surface so as to be insulated from the ground conductor layer. The antenna conductor layer and the ground conductor layer are grounded via the dielectric layer. And an inductance element that cancels the reactance of the antenna body between the power supply conductor and the antenna conductor layer and widens the bandwidth between the power supply section and the antenna conductor layer through the dielectric layer. A printed antenna (Patent Document 4) provided with a series resonant circuit composed of a capacitance element has been proposed.

特開2002−43826JP2002-43826 特開2004−228917JP 2004-228917 A 特開2004−228918JP2004-228918 特開平05−347509号公報JP 05-347509 A

以上のように、特許文献1〜3のアンテナは、ダイポールアンテナの長所を生かして地板(GND)の影響を受けにくいこと、広帯域化等の効果を奏し、いずれも周囲長が1波長の折り返しダイポールアンテナで、その構造は垂直・水平に折り曲げた2重折り返し構造をダイポールアンテナの給電点の左右両先端部の対称位置に2箇所所有している。   As described above, the antennas of Patent Documents 1 to 3 have advantages such as being less affected by the ground plane (GND) and taking advantage of the advantage of the dipole antenna, and have the effect of widening the bandwidth. The antenna has two double folded structures bent vertically and horizontally at symmetrical positions on the left and right ends of the feeding point of the dipole antenna.

しかしながら、これら従来のアンテナには共通して以下の欠点が存在する。第1に2箇所の2重折り返し構造のために製造工程が複雑となる。第2に前記2周波数対応は考慮されていない。第3に金属板だけで構成された条件での設計になっていて、いわば空気中に浮いた状態の設計であり、このままでは構造的に不安定なため特性も不安定である。第4に、構造的に安定化するために、これらのアンテナの折り返しの中空部にプラスチックなどの誘電体を挿入して固定すると、多モード共振のバランスで実現できていた広帯域特性が崩れて2ないし3の離れた共振点を持つアンテナに変化してしまう。要するに、誘電体が存在しない、電磁波にとって理想的な条件で成立するアンテナを提案するものであって実用化については課題を残している。   However, these conventional antennas have the following drawbacks in common. First, the manufacturing process is complicated due to the double folded structure at two locations. Second, the correspondence between the two frequencies is not considered. Thirdly, the design is made under the condition that only the metal plate is used. In other words, the design is in a state of floating in the air. Fourth, in order to stabilize the structure, when a dielectric material such as plastic is inserted and fixed in the folded hollow portion of these antennas, the broadband characteristics realized by the balance of multi-mode resonance are destroyed. In other words, the antenna changes to an antenna having three resonance points apart. In short, the present invention proposes an antenna that does not have a dielectric and is ideal under the ideal conditions for electromagnetic waves, and has a problem in practical use.

また、特許文献4のアンテナは1つの共振周波数についてリアクタンス補償法を用いて帯域幅を広帯域化するものであり、2つの共振周波数に対応するものではない。更に、プリントアンテナを構成する低損失の両面基板上に直列共振回路を形成することで、直列共振回路の挿入損失を少なくすることにより、アンテナ利得の低下を少なくするものである。   Further, the antenna of Patent Document 4 uses a reactance compensation method for one resonance frequency to widen the bandwidth, and does not correspond to two resonance frequencies. Further, by forming the series resonant circuit on the low-loss double-sided board constituting the printed antenna, the decrease in antenna gain is reduced by reducing the insertion loss of the series resonant circuit.

本発明は、折り返しダイポールを基本としたアンテナであって、2周波数対応、広帯域化、小型化が可能であり、且つ安定な特性を有するアンテナ装置を安価に大量生産することを目的とする。これにより、年々小型化される携帯電話にも搭載可能なアンテナ装置を安価に提供することができる。   The present invention is an antenna based on a folded dipole, and has an object to mass-produce an antenna device that can handle two frequencies, can be widened and reduced in size, and has stable characteristics at low cost. As a result, an antenna device that can be mounted on a mobile phone that is miniaturized year by year can be provided at low cost.

請求項1に記載された発明に係るアンテナ装置は、一方を接地板に接続された一対の給電点に連絡するアンテナエレメントが一方から他方の給電点へループを形成した2周波数対応の折り返しダイポールアンテナからなるアンテナ装置であって、
平エレメントの平面に対する配置形状を略矩形状とした第1アンテナエレメントと、この第1アンテナエレメントに対して対向して設けられ、平エレメントの平面に対する配置形状を略矩形状とした第2アンテナエレメントと、これら第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとを導通する予め定められた幅の一対の立ち上がり導線とを一体に備えたアンテナエレメントと、
第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとの平エレメント同士の裏面に当接された絶縁性の支持枠材とを備え、
前記アンテナエレメントには、前記一対の給電点が略矩形の一長辺の略中央部に間隔を開けて形成され、
これら一対の給電点に対向する対向長辺上に間隔を開けて前記一対の立ち上がり導線が形成され、
前記一対の立ち上がり導線の各々が、前記第1アンテナエレメントの対向長辺と平行な第2アンテナエレメントの一長辺の略中央部に間隔を開けて導通されており、
前記アンテナエレメントには第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントと立ち上がり導線とからなるアンテナエレメントの全長を(1/2)λとした場合に、周波数f1=c/λと、周波数f2=2c/(3λ)との間に共振点を有する直列共振回路を備えたことを特徴とするものである。
The antenna device according to the invention described in claim 1 is a two-frequency folded dipole antenna in which an antenna element connected to a pair of feed points connected to a ground plate forms a loop from one to the other feed point. An antenna device comprising:
A first antenna element having a substantially rectangular arrangement shape with respect to the plane of the flat element, and a second antenna element provided opposite to the first antenna element and having a substantially rectangular arrangement shape with respect to the plane of the flat element And an antenna element integrally provided with a pair of rising conductors having a predetermined width for conducting the first antenna element and the second antenna element,
An insulating support frame material in contact with the back surfaces of the flat elements of the first antenna element and the second antenna element;
In the antenna element, the pair of feeding points is formed with a gap in the substantially central part of one long side of a substantially rectangular shape,
The pair of rising conductors are formed at intervals on the opposing long sides facing the pair of feeding points,
Each of the pair of rising conducting wires is electrically connected with a gap to a substantially central portion of one long side of the second antenna element parallel to the opposing long side of the first antenna element,
The antenna element includes a frequency f1 = c / λ and a frequency f2 = 2c / (where the total length of the antenna element including the first antenna element, the second antenna element, and the rising conductor is (1/2) λ. And a series resonance circuit having a resonance point between them (3λ).

請求項2に記載された発明に係るアンテナ装置は、請求項1に記載の一対の給電点と、第1アンテナエレメントと、第2アンテナエレメントと、一対の立ち上がり導線とからなるアンテナエレメントと、前記直列共振回路とが、金属薄板から余分な部分を切除して形成されたものであることを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an antenna apparatus comprising: a pair of feeding points according to the first aspect; a first antenna element; a second antenna element; and a pair of rising conductors; The series resonant circuit is formed by cutting off an excess portion from a thin metal plate.

請求項3に記載された発明に係るアンテナ装置は、請求項2に記載のアンテナエレメントに、平エレメントを構成する同じ導板を対向させた2枚の平板からなる直列共振回路のコンデンサを更に備えたことを特徴とするものである。   An antenna device according to a third aspect of the present invention further includes a capacitor of a series resonance circuit composed of two flat plates in which the same conductive plate constituting the flat element is opposed to the antenna element according to the second aspect. It is characterized by that.

請求項4に記載された発明に係るアンテナ装置は、請求項1〜3の何れか1項に記載の第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとが互いに電磁的結合を持つ形状及び距離となっていることを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an antenna device according to any one of the first to third aspects, wherein the first antenna element and the second antenna element have a shape and distance having electromagnetic coupling with each other. It is characterized by being.

請求項5に記載された発明に係るアンテナ装置は、請求項4に記載の第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとの距離が、4mm以上12mm以下であることを特徴とするものである。   The antenna device according to the invention described in claim 5 is characterized in that the distance between the first antenna element and the second antenna element described in claim 4 is 4 mm or more and 12 mm or less.

請求項6に記載された発明に係るアンテナ装置は、請求項1〜5の何れか1項に記載の第1アンテナエレメント又は第2アンテナエレメントの一部外周縁に、対向するアンテナエレメントへ向けて折り曲げた折り曲げ縁を備えたことを特徴とするものである。   An antenna device according to a sixth aspect of the present invention is directed to a part of the outer peripheral edge of the first antenna element or the second antenna element according to any one of the first to fifth aspects toward an opposing antenna element. It is characterized by having a bent edge.

本発明は以上説明した通り、大量に生産することが可能な構成のアンテナ装置であって、2周波数に対応することができ、広帯域化、小型化が可能であり、且つ安定な特性を有するアンテナ装置を得ることができ、例えば年々小型化される携帯電話にも搭載可能なアンテナ装置を安価に提供することができるという効果がある。   As described above, the present invention is an antenna device configured to be mass-produced, can handle two frequencies, can be widened and reduced in size, and has stable characteristics. For example, an antenna device that can be mounted on a mobile phone that is miniaturized year by year can be provided at low cost.

前記特許文献1〜3の折り返しダイポールアンテナの両端を折り返した形状のアンテナでは、特に表裏のエレメント間で種々の電磁界分布を持ち、アンテナ形状やエレメントの寸法を最適化すれば、幾つかの共振点がある周波数近辺に集り、その結果、アンテナ特性が広帯域になることが示されている。   In the antenna of the folded dipole antenna of Patent Documents 1 to 3, the antenna has various electromagnetic field distributions between the front and back elements, and several resonances can be achieved by optimizing the antenna shape and element dimensions. It is shown that the points gather around a certain frequency, and as a result, the antenna characteristic becomes a wide band.

しかしながら、それらの研究は空気中における折り返しアンテナについてなされたものであり、誘電体が存在しない条件での研究であった。例えば、プリント基板等の基板材料表面にアンテナエレメントを配置した場合は、基板材料が1よりも大きな比誘電率をもち、前記共振点を示す各共振モードの電磁界分布が大きく異なるため、前記基板材料の比誘電率の影響が異なる結果、幾つかに分かれた共振点をもつアンテナに特性が変化してしまう。この結果、折り返しアンテナの本来の広帯域特性は崩れてしまう。   However, these studies have been made on folded antennas in the air, and were conducted under conditions where no dielectric was present. For example, when an antenna element is arranged on the surface of a substrate material such as a printed circuit board, the substrate material has a relative dielectric constant larger than 1, and the electromagnetic field distribution of each resonance mode indicating the resonance point is greatly different. As a result of the influence of the relative permittivity of the material being different, the characteristics change to an antenna having several resonance points. As a result, the original broadband characteristic of the folded antenna is destroyed.

また、小型携帯機器の一つの部品として搭載されて、振動や衝撃が加わった状態でも良好な動作を行なうためには、プラスチックなどの誘電体に固定されたような安定した構造を持つ必要があり、前記の研究成果には課題が残っている。   In addition, it is necessary to have a stable structure that is fixed to a dielectric material such as plastic in order to be mounted as a single component of a small portable device and to perform good operation even under vibrations or shocks. The above research results still have problems.

そこで、本発明のアンテナ装置は、一方を接地板に接続された一対の給電点に連絡するアンテナエレメントが一方から他方の給電点へループを形成した2周波数対応の折り返しダイポールアンテナからなるアンテナ装置であって、平エレメントの平面に対する配置形状を略矩形状とした第1アンテナエレメントと、この第1アンテナエレメントに対して対向して設けられ、平エレメントの平面に対する配置形状を略矩形状とした第2アンテナエレメントと、これら第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとを導通する予め定められた幅の一対の立ち上がり導線とを一体に備えたアンテナエレメントと、第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとの平エレメント同士の裏面に当接された絶縁性の支持枠材とを備え、前記アンテナエレメントには、前記一対の給電点が略矩形の一長辺の略中央部に間隔を開けて形成され、これら一対の給電点に対向する対向長辺上に間隔を開けて前記一対の立ち上がり導線が形成され、前記一対の立ち上がり導線の各々が、前記第1アンテナエレメントの対向長辺と平行な第2アンテナエレメントの一長辺の略中央部に間隔を開けて導通されており、前記アンテナエレメントには第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントと立ち上がり導線とからなるアンテナエレメントの全長を(1/2)λとした場合に、周波数f1=c/λと、周波数f2=2c/(3λ)との間に共振点を有する直列共振回路を備える。   Therefore, the antenna device of the present invention is an antenna device composed of a two-frequency folded dipole antenna in which an antenna element connected to a pair of feed points connected to a ground plate forms a loop from one to the other feed point. A first antenna element having a substantially rectangular arrangement shape with respect to the plane of the flat element, and a first antenna element provided opposite to the first antenna element and having a substantially rectangular arrangement shape with respect to the plane of the flat element. An antenna element integrally including two antenna elements, a pair of rising conductors having a predetermined width that conducts the first antenna element and the second antenna element, and the first antenna element and the second antenna element. An insulating support frame material in contact with the back surfaces of the flat elements. In the tenor element, the pair of feeding points is formed with a gap at a substantially central portion of one long side of a substantially rectangular shape, and the pair of rising points is spaced on the opposing long sides facing the pair of feeding points. A conductive wire is formed, and each of the pair of rising conductive wires is electrically connected to a substantially central portion of one long side of the second antenna element parallel to the opposing long side of the first antenna element with a gap therebetween; When the total length of the antenna element composed of the first antenna element, the second antenna element, and the rising conductor is (1/2) λ, the frequency is f1 = c / λ and the frequency f2 = 2c / (3λ). And a series resonance circuit having a resonance point between them.

このため、アンテナ装置の概観の構成については、垂直・水平の2重折り返し構造が給電点に対向する位置のみであり、プリント配線可能な基板を支持枠材として利用し、この基板上にプリント形成することも可能ではあるが、アンテナエレメントを金属薄板から余分な部分を切除して形成する方が大量生産に向き、安価に製造可能である。従って、好ましい態様としては、一対の給電点と、第1アンテナエレメントと、第2アンテナエレメントと、一対の立ち上がり導線とからなるアンテナエレメントが、金属薄板から余分な部分を切除して形成されたものである。   For this reason, the configuration of the antenna device is only the position where the vertical / horizontal double-folded structure faces the feeding point, and a printed wiring board is used as a support frame member and printed on this board. Although it is possible to form the antenna element by cutting off the excess portion from the thin metal plate, it is suitable for mass production and can be manufactured at low cost. Therefore, as a preferable aspect, an antenna element composed of a pair of feeding points, a first antenna element, a second antenna element, and a pair of rising conductors is formed by cutting off an excess portion from a thin metal plate. It is.

即ち、エレメントを型抜き成形等の平エレメント以外の部分を除去して形成することにより垂直・水平の2重折り返し部分が1箇所であるため、製造が容易という利点があり、大量生産に向くという利点も更に備える。平エレメント以外の部分を除去する方法としては、プレスによる打ち抜き成形、レーザー加工成形、エッチング成形、ウォータジェット成形等があるが、プレスによる打ち抜き成形が大量生産に向く。例えば、第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントと立ち上がり導線とを一体として打ち抜き成形で成形した後、折り曲げ加工すると共に絶縁性の支持枠材を挿入したりインサート成形で形成することにより大量生産することができる。何れにしても垂直・水平の2重折り返し部分が1箇所であるため、製造が容易という利点がある。   That is, by forming the element by removing portions other than the flat element such as die-cut molding, there is one vertical / horizontal double folded portion, so that there is an advantage that manufacture is easy, and it is suitable for mass production. It also has the advantage. As a method for removing portions other than the flat element, there are stamping molding by press, laser processing molding, etching molding, water jet molding and the like, but stamping molding by press is suitable for mass production. For example, mass production is performed by forming the first antenna element, the second antenna element, and the rising conductor integrally by punching and then bending and inserting an insulating support frame material or insert molding. Can do. In any case, since there is one vertical / horizontal double folded portion, there is an advantage that manufacture is easy.

また、本発明の直列共振回路としては、市販のコンデンサを第1アンテナエレメント又は第2アンテナエレメントに接続してもよいが、本発明の直列共振回路を構成するコンデンサの容量は1pF以下と非常に低い。このため、市販のコンデンサを用いる場合には直列に配置する等の工夫を要する。従って、好ましい態様としては、アンテナエレメントに、平エレメントを構成する同じ導板を対向させた2枚の平板からなる直列共振回路のコンデンサを更に備える。これにより、容量のコンデンサを第1及び第2アンテナエレメントの作製の際にそれに付随して作製することができる。具体的には、アンテナエレメントの打ち抜き型において直列共振回路のコンデンサを形成するような構造を付随させて打ち抜き成形を行うことにより、簡便に本発明のアンテナ装置の支持枠材を除いた構成を得ることができる。この場合のコンデンサとしては、平エレメントを構成する同じ導板を対向させた2枚の平板からなるものが好適である。   Further, as the series resonant circuit of the present invention, a commercially available capacitor may be connected to the first antenna element or the second antenna element. However, the capacitance of the capacitor constituting the series resonant circuit of the present invention is very low at 1 pF or less. Low. For this reason, when using a commercially available capacitor | condenser, the device, such as arrange | positioning in series, is required. Therefore, as a preferred embodiment, the antenna element is further provided with a capacitor of a series resonance circuit composed of two flat plates facing the same conductive plate constituting the flat element. Thus, a capacitor having a capacity can be produced along with the production of the first and second antenna elements. Specifically, a structure in which the support frame material of the antenna device of the present invention is simply removed is obtained by performing punching molding with a structure that forms a capacitor of a series resonance circuit in the punching die of the antenna element. be able to. As the capacitor in this case, a capacitor composed of two flat plates opposed to the same conductive plate constituting the flat element is suitable.

本発明においては、前述の通り、垂直・水平の2重に折り返すことによって電磁界分布が変化することを行わせるために、第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとを一定の距離に保持する必要がある。従って、好ましくは、第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとの平エレメント同士の裏面を一定の距離に支持する支持枠材が配される。   In the present invention, as described above, it is necessary to hold the first antenna element and the second antenna element at a constant distance in order to change the electromagnetic field distribution by folding back vertically and horizontally. There is. Therefore, preferably, a support frame member is provided that supports the back surfaces of the flat elements of the first antenna element and the second antenna element at a certain distance.

尚、支持枠材については、予め形成して直列共振回路を付随させたアンテナエレメントを曲折する際に一体化させてもよいし、直列共振回路を付随させたアンテナエレメントをインサート金属としてインサート成形する際に樹脂により形成させてもよい。   The support frame material may be integrated when the antenna element formed in advance and associated with the series resonance circuit is bent, or the antenna element associated with the series resonance circuit is insert-molded as an insert metal. At this time, it may be formed of a resin.

さて、本発明のアンテナ装置は、折り返しダイポールアンテナの一種であるが、構成上折り返しループアンテナの特性をも有すると考える。折り返しエレメント間の距離が大きく、エレメント間の電磁界結合が適度な電磁的結合を持つ場合には、ほぼ等間隔の周波数で共振をする。各々の共振周波数は一対の給電点の一方が比較的大きな地板(接地板)に接続されているため、鏡像効果により、アンテナエレメントの全長を(1/2)λ(但し、λは波長)とすると、小さい方からほぼ(1/2)λ、1λ、(3/2)λ、2λに対応する共振周波数を持つ。(後述する図7参照)   Now, the antenna device of the present invention is a kind of folded dipole antenna, but it is considered to have characteristics of a folded loop antenna because of its configuration. When the distance between the folded elements is large and the electromagnetic coupling between the elements has an appropriate electromagnetic coupling, resonance occurs at substantially equal intervals. Each resonance frequency is such that one of a pair of feeding points is connected to a relatively large ground plane (ground plate), so that the total length of the antenna element is (1/2) λ (where λ is the wavelength) due to the mirror image effect. Then, the resonance frequencies corresponding to (1/2) λ, 1λ, (3/2) λ, and 2λ from the smaller side. (Refer to FIG. 7 described later)

本発明のアンテナ装置では、第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントと立ち上がり導線とからなるアンテナエレメントの全長を(1/2)λとした場合に、周波数c/λと、周波数2c/(3λ)(但し、cは光速)との間に共振点を有する直列共振回路をアンテナエレメントに備える。この直列共振回路は、その共振周波数より低周波数側では容量性、高周波数側では誘導性の性質を持つ。これにより、直列共振回路は周波数c/λの共振点に対しては容量性に働くから、このアンテナ装置にコンデンサを付加したのと同じ働きになり、共振点は周波数2c/(3λ)側に動く(前述の図7において共振周波数1’、2’が、1,2に移動する)。また、この直列共振回路は2c/(3λ)よりも大きい共振周波数に対しては誘導性に働くから、このアンテナにコイルを付加したのと同じ働きになり、共振点は1λ側に動く(前述の図7において共振周波数3’、4’が、3,4に移動する)。この結果、周波数c/λと、周波数2c/(3λ)との2つの共振点が近づくことになる。2つの共振点を近接させて、複共振特性を持たせ、これにより広帯域化が可能となる(後述する図9参照)。   In the antenna device of the present invention, when the total length of the antenna element including the first antenna element, the second antenna element, and the rising conductor is (1/2) λ, the frequency c / λ and the frequency 2c / (3λ) (Where c is the speed of light), the antenna element is provided with a series resonance circuit having a resonance point. This series resonance circuit has a capacitive property on the lower frequency side than the resonance frequency and an inductive property on the higher frequency side. As a result, the series resonant circuit works capacitively with respect to the resonance point of the frequency c / λ, so that the function is the same as when a capacitor is added to the antenna device, and the resonance point is on the frequency 2c / (3λ) side. Move (resonance frequencies 1 ′ and 2 ′ in FIG. 7 move to 1 and 2). In addition, since this series resonance circuit works inductively for resonance frequencies greater than 2c / (3λ), the same action is obtained when a coil is added to this antenna, and the resonance point moves to the 1λ side (described above). 7, the resonance frequencies 3 ′ and 4 ′ move to 3 and 4). As a result, the two resonance points of the frequency c / λ and the frequency 2c / (3λ) approach each other. The two resonance points are brought close to each other so as to have a double resonance characteristic, thereby enabling a wide band (see FIG. 9 described later).

そもそも、本発明では、アンテナの面積を携帯機に収納可能な寸法にしている(具体的には40mm×10mm)。この面積は携帯機の正面と同じ面に存在するものとして、携帯機の厚さ方向をアンテナの高さ方向と想定した。即ち、(アンテナの利得)×(周波数帯域幅)はアンテナの体積に比例するので、面積を小さく限定すると性能を得るためには、アンテナの高さを高くしなければならない。   In the first place, in the present invention, the area of the antenna is set to a size that can be stored in a portable device (specifically, 40 mm × 10 mm). Assuming that this area exists on the same plane as the front of the portable device, the thickness direction of the portable device was assumed to be the height direction of the antenna. That is, (gain of antenna) × (frequency bandwidth) is proportional to the volume of the antenna. Therefore, in order to obtain performance when the area is limited to a small size, the height of the antenna must be increased.

加えて、直列共振回路を除いたアンテナ装置では、ほぼ等間隔の周波数で共振をすることが好ましい。そのため、折り返しエレメント間の距離が大きく、エレメント間の電磁界結合が弱まったものであることが望ましい。よって好ましい態様としては、少なくとも、第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとが互いに電磁的結合を持つ形状及び距離となっており、更に好ましくは、第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとの距離が、4mm以上12mm以下としてエレメント間の電磁界分布の結合が弱まったものである。4mmより短ければ、800MHzの周波数帯域がとれず、アンテナの性能が極端に落ちる。また、12mmよりも距離を隔てれば、エレメント間の電磁界結合が極端に弱まり、直列共振回路でカバーできなくなるからである。   In addition, in the antenna device excluding the series resonance circuit, it is preferable to resonate at substantially equal frequency. Therefore, it is desirable that the distance between the folded elements is large and the electromagnetic field coupling between the elements is weakened. Therefore, as a preferable aspect, at least the first antenna element and the second antenna element have a shape and distance having electromagnetic coupling with each other, and more preferably, the distance between the first antenna element and the second antenna element is The coupling of the electromagnetic field distribution between the elements is weakened by 4 mm or more and 12 mm or less. If it is shorter than 4 mm, the frequency band of 800 MHz cannot be obtained, and the performance of the antenna is extremely lowered. Further, if the distance is longer than 12 mm, the electromagnetic field coupling between the elements becomes extremely weak and cannot be covered by the series resonance circuit.

尚、第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとの距離に応じて、第1アンテナエレメント及び第2アンテナエレメントの外形を変更させる。本発明においては、携帯電話に搭載可能な小型で、尚且つ、800MHz〜900MHzの周波数帯域と1.7GHz〜2.1GHzの周波数帯域の少なくとも2周波数帯域に対応させるために、先ず800MHz〜900MHzの周波数帯域から、1/2λに相当するアンテナエレメント長の概略長さが決まるからである。具体的には、第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとの距離を4mm〜12mmに変更するに応じて、第1アンテナエレメント及び第2アンテナエレメントの外形の幅を40mm±10mmとしたり、外形の奥行きを10mm±5mmとすればよい。   In addition, the external shape of a 1st antenna element and a 2nd antenna element is changed according to the distance of a 1st antenna element and a 2nd antenna element. In the present invention, in order to correspond to at least two frequency bands of a small size that can be mounted on a mobile phone and a frequency band of 800 MHz to 900 MHz and a frequency band of 1.7 GHz to 2.1 GHz, first, 800 MHz to 900 MHz. This is because the approximate length of the antenna element length corresponding to 1 / 2λ is determined from the frequency band. Specifically, according to changing the distance between the first antenna element and the second antenna element to 4 mm to 12 mm, the outer width of the first antenna element and the second antenna element is set to 40 mm ± 10 mm, The depth may be 10 mm ± 5 mm.

本発明の別の好ましい態様としては、第1アンテナエレメント又は第2アンテナエレメントの一部外周縁に、対向するアンテナエレメントへ向けて折り曲げた折り曲げ縁を備える。これにより、第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとの距離が、6mmを越えるようなエレメント間の電磁界分布の結合が極端に弱まった場合でも、折り曲げ縁と対向するアンテナエレメントとで電磁界結合を強くすることができる。   As another preferable aspect of the present invention, a bent edge that is bent toward an opposing antenna element is provided on a partial outer peripheral edge of the first antenna element or the second antenna element. As a result, even when the coupling of the electromagnetic field distribution between the elements such that the distance between the first antenna element and the second antenna element exceeds 6 mm is extremely weakened, the electromagnetic coupling is performed between the antenna element facing the bent edge. Can be strengthened.

また、折り曲げ縁は、エレメント間の電磁界分布の結合を生じ、良好な共振周波数を得られるのであれば、略矩形状の第1及び第2アンテナエレメントの1縁だけでもよく、他の縁を含めてもよい。尚、電磁界分布の結合を向上させるために、アンテナエレメントの平エレメントの幅を太くする工夫も行われてもよい。   Further, the bending edge may be only one edge of the first and second antenna elements having a substantially rectangular shape, as long as it produces a coupling of the electromagnetic field distribution between the elements and a good resonance frequency can be obtained. May be included. In addition, in order to improve the coupling | bonding of electromagnetic field distribution, the device which enlarges the width | variety of the flat element of an antenna element may be performed.

図1は本発明のアンテナ装置の構成を示す説明図である。a図はアンテナエレメントの展開図、b図はa図のアンテナエレメントと支持枠材とを組合せを示す説明図である。図2は図1に示すアンテナ装置を接地板(等電位面)に接続した状態を示す説明図である。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of the antenna device of the present invention. FIG. 7A is a developed view of the antenna element, and FIG. b is an explanatory view showing a combination of the antenna element and the supporting frame member of FIG. FIG. 2 is an explanatory view showing a state in which the antenna device shown in FIG. 1 is connected to a ground plate (equipotential surface).

図2に示す通り、本発明のアンテナ装置10は、一対の給電点11,17のうち給電点17を等電位面である接地板40に接続され、給電点11を給電信号源18に連絡したアンテナエレメントが一方から他方の給電点へループを形成した2周波数対応の折り返しダイポールアンテナである。   As shown in FIG. 2, the antenna device 10 of the present invention connects the feeding point 17 of the pair of feeding points 11 and 17 to the ground plate 40 that is an equipotential surface, and connects the feeding point 11 to the feeding signal source 18. This is a two-frequency folded dipole antenna in which an antenna element forms a loop from one feeding point to the other.

図1に示す通り、アンテナエレメントは主に幅1mm、板厚0.1mmの平エレメントで構成され、この平エレメントの平面に対する配置形状を略矩形状とした導線12,16から形成された第1アンテナエレメント10aと、この第1アンテナエレメント10aに対して平行に設けられ、平エレメントの平面に対する配置形状が略矩形状とした導線14から形成された第2アンテナエレメント10bと、これら第1アンテナエレメント10aと第2アンテナエレメント10bとを導通する高さ6mmの一対の立ち上がり導線13,15とを備える。このアンテナエレメントは板厚0.1mmの金属板を打ち抜き成形で成形した。   As shown in FIG. 1, the antenna element is mainly composed of a flat element having a width of 1 mm and a plate thickness of 0.1 mm, and a first conductor formed by conducting wires 12 and 16 whose arrangement shape with respect to the plane of the flat element is substantially rectangular. An antenna element 10a, a second antenna element 10b formed in parallel to the first antenna element 10a, and formed from a conductive wire 14 having a substantially rectangular arrangement with respect to the plane of the flat element, and these first antenna elements 10a and the second antenna element 10b are provided with a pair of rising conductors 13 and 15 having a height of 6 mm. This antenna element was formed by punching a metal plate having a thickness of 0.1 mm.

尚、第2アンテナエレメント10bの一対の給電点11,17に対向する辺の平エレメント14aは幅が6mmと他所よりも幅広となっている。これは、第1及び第2アンテナエレメント同士の電磁界結合を強くするためである。   The flat element 14a on the side facing the pair of feeding points 11 and 17 of the second antenna element 10b has a width of 6 mm, which is wider than other places. This is for strengthening electromagnetic coupling between the first and second antenna elements.

一対の立ち上がり導線13,15は、第1アンテナエレメントの給電点11,17に対向する対向長辺上に間隔を開けて形成され、一対の立ち上がり導線13,15の各々が第1アンテナエレメント10aの対向長辺と平行な第2アンテナエレメント10bの一長辺の略中央部に間隔を開けて導通されているものである。   The pair of rising conductors 13 and 15 are formed on the opposing long sides facing the feeding points 11 and 17 of the first antenna element with a space therebetween, and each of the pair of rising conductors 13 and 15 corresponds to the first antenna element 10a. The second antenna element 10b parallel to the opposing long side is electrically connected to a substantially central portion of one long side with a gap.

即ち、第1及び第2アンテナエレメント10a、10bは、給電点の一方が接地板に接続されている接地型アンテナであるため、第1アンテナエレメント10aの給電点11を起点として、導線12から対向する第1アンテナエレメント10aの一方の立ち上がり導線13を経て第2アンテナエレメント10bの導線14を経て他方の立ち上がり導線15を経て第1アンテナエレメント10aの導線16から他方の給電点17までの経路長さ(即ち、全周長)をほぼ低い方の周波数に共振する(1/2)λとすることで、共振周波数が2c/λ、c/λ、2c/(3λ)、c/(2λ)でアンテナを動作させることができる。   That is, since the first and second antenna elements 10a and 10b are grounded antennas having one of the feeding points connected to the ground plate, the first and second antenna elements 10a and 10b are opposed to the conductor 12 starting from the feeding point 11 of the first antenna element 10a. The path length from the conducting wire 16 of the first antenna element 10a through the conducting wire 14 of the second antenna element 10b, through the conducting wire 14 of the second antenna element 10b, through the other rising conducting wire 15 to the conducting point 16 of the first antenna element 10a. (That is, the total circumference) is (1/2) λ that resonates at a substantially lower frequency, so that the resonance frequencies are 2c / λ, c / λ, 2c / (3λ), and c / (2λ). The antenna can be operated.

本第1アンテナエレメント10aには、前述の周波数c/λと周波数2c/(3λ)との間に共振点を有する直列共振回路を備える。本発明の直列共振回路としては、ループアンテナには固有のインダクタンスを有しているため、その固有のインダクタンスに対してコンデンサを備えればよい。具体的には、導線12と導線16とに分岐してエレメントを構成する同じ導板を対向させた2枚の平板からなるコンデンサ20を備える。   The first antenna element 10a includes a series resonance circuit having a resonance point between the frequency c / λ and the frequency 2c / (3λ). In the series resonance circuit of the present invention, since the loop antenna has a specific inductance, a capacitor may be provided for the specific inductance. Specifically, a capacitor 20 is provided that is composed of two flat plates that are branched into a conductive wire 12 and a conductive wire 16 and are opposed to the same conductive plate constituting the element.

図1のb図に示す通り、a図に示したアンテナエレメントを立ち上がり導線部分を垂直・水平の2重に折り返すことによって第1アンテナエレメント10aと第2アンテナエレメント10bとが対向され、その間に第1アンテナエレメント10aと第2アンテナエレメント10bとの平エレメント同士の裏面を6mmの距離に支持する厚さ6mmの支持枠材30が配されている。図において、アンテナエレメントの幅aは40mm、奥行きbは10m、高さcは6mmとした例を記載している。   As shown in FIG. 1b, the first antenna element 10a and the second antenna element 10b are opposed to each other by turning up the antenna element shown in FIG. A support frame member 30 having a thickness of 6 mm for supporting the back surfaces of the flat elements of the first antenna element 10a and the second antenna element 10b at a distance of 6 mm is disposed. In the figure, the antenna element has a width a of 40 mm, a depth b of 10 m, and a height c of 6 mm.

図3はコンデンサ部分の構成の説明図であり、一部を拡大した拡大図を備える。図4は図1に示したアンテナ装置において直列共振回路を構成するコンデンサ20を除いたアンテナ装置の周波数特性を示す線図である。図5は図4のスミスチャートである。図6は図1に示すアンテナ装置の周波数特性を示す線図である。図7は図6のスミスチャートである。   FIG. 3 is an explanatory diagram of the configuration of the capacitor portion, and includes an enlarged view in which a part is enlarged. FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics of the antenna device excluding the capacitor 20 constituting the series resonance circuit in the antenna device shown in FIG. FIG. 5 is a Smith chart of FIG. 6 is a diagram showing frequency characteristics of the antenna device shown in FIG. FIG. 7 is a Smith chart of FIG.

図3に示す通り、斜線部は、中央部が分離した2つの導板21,22からなり、この空隙部分に容量性をもち、コンデンサ20として機能する。また、ループアンテナに組み込むことにより、全体としてLC直列共振回路を形成する。   As shown in FIG. 3, the shaded part is composed of two conductive plates 21 and 22 separated from the center part, and the gap part is capacitive and functions as a capacitor 20. In addition, an LC series resonance circuit is formed as a whole by being incorporated in the loop antenna.

以上のような直列共振回路を折り返しアンテナ装置に付加することにより、前述したように、複共振特性の原理を用いて広帯域化が可能である。尚、このアンテナエレメントは板厚0.1mmの金属板21,22をコンデンサ20部分も含めて打ち抜き成形で成形した。   By adding the series resonance circuit as described above to the folded antenna device, as described above, it is possible to widen the band using the principle of the double resonance characteristic. The antenna element was formed by punching metal plates 21 and 22 having a thickness of 0.1 mm including the capacitor 20 portion.

図4から図7に示す通り、共振点1(マ−カ1)から共振点4(マーカ4)は本発明のアンテナ装置の共振点である。共振点1’から共振点4’はそれぞれ直列共振回路20を付加しないときの共振点である。図4において、直列共振回路は2’と3’の間に共振点をもつ。この共振回路は2’の共振点に対しては容量性に働くから、このループアンテナにコンデンサを付加したのと同じ働きになり、共振点は2に動く。一方、共振回路は3’の共振点に対しては誘導性に働くから、このループアンテナにコイルを付加したのと同じ働きになり、共振点は3に動く。   As shown in FIGS. 4 to 7, the resonance point 1 (marker 1) to the resonance point 4 (marker 4) are resonance points of the antenna device of the present invention. The resonance point 1 ′ to the resonance point 4 ′ are resonance points when the series resonance circuit 20 is not added. In FIG. 4, the series resonant circuit has a resonance point between 2 'and 3'. Since this resonance circuit works capacitively with respect to the resonance point of 2 ', it becomes the same function as adding a capacitor to this loop antenna, and the resonance point moves to 2. On the other hand, since the resonance circuit works inductively with respect to the resonance point of 3 ', it becomes the same function as adding a coil to this loop antenna, and the resonance point moves to 3.

この結果、2つの共振点が近づくことになる。2つの共振点を近接させて、複共振特性を持たせ、これにより広帯域化が可能となる。次に図4において、共振点3’と共振点4’はそれぞれマーカ3とマーカ4に移動する。これは直列共振回路の誘導性のためである。この誘導性は共振点から遠いほうが大きい。したがって、4’から4への移動量のほうが3’から3への移動量より大きい。そのため、共振点3’,4’間は共振回路によって近づく。以上の結果より、複共振特性のため広帯域化が可能になる。   As a result, the two resonance points approach each other. Two resonance points are brought close to each other so as to have a double resonance characteristic, thereby enabling a wide band. Next, in FIG. 4, the resonance point 3 ′ and the resonance point 4 ′ move to the marker 3 and the marker 4, respectively. This is due to the inductive nature of the series resonant circuit. This inductivity is larger when it is far from the resonance point. Therefore, the amount of movement from 4 'to 4 is larger than the amount of movement from 3' to 3. Therefore, the resonance points 3 ′ and 4 ′ are approximated by a resonance circuit. From the above results, it is possible to widen the bandwidth because of the double resonance characteristics.

次にスミスチャートによって、リアクタンス成分の変化を考察する。図5と図7をみると、共振点1(マーカ1)のインピーダンスの虚数成分は50Ωから−6Ω、共振点2(マーカ2)のインピーダンスの虚数成分は127Ωから23Ωといずれもコンデンサを付加したのと同じ特性を示す。一方、共振点3(マーカ3)のインピーダンスの虚数成分は−55から−6Ω、共振点4(マーカ4)のインピーダンスの虚数成分は−66Ωから22Ωといずれもコイルを付加したのと同じ特性を示す。   Next, the change of the reactance component is considered by the Smith chart. 5 and 7, the imaginary component of the impedance of the resonance point 1 (marker 1) is 50Ω to −6Ω, and the imaginary component of the impedance of the resonance point 2 (marker 2) is 127Ω to 23Ω. It shows the same characteristics as. On the other hand, the imaginary component of the impedance of the resonance point 3 (marker 3) is −55 to −6Ω, and the imaginary component of the impedance of the resonance point 4 (marker 4) is −66Ω to 22Ω. Show.

マーカ3とマーカ4の変化量は、マーカ3の場合49Ω、マーカ4の場合89Ωである。マーカ4の変化量がマーカ3の変化量より大きい。これは前述のように直列共振回路の特性のためである。以上のように、スミスチャートの結果からもこれらマーカのリアクタンス変化がマーカ2と3の間に共振点をもつ直列共振回路を挿入した結果であることがわかる。   The amount of change between the marker 3 and the marker 4 is 49Ω for the marker 3 and 89Ω for the marker 4. The change amount of the marker 4 is larger than the change amount of the marker 3. This is because of the characteristics of the series resonant circuit as described above. As described above, it can be seen from the Smith chart results that the change in reactance of these markers is the result of inserting a series resonance circuit having a resonance point between the markers 2 and 3.

この結果、1.44GHzから2.65GHzという広帯域にわたって、リターンロス−5dB以下という広帯域アンテナが実現している。尚スミスチャート上では図7のリターンロス−5dBの円の内部がリターンロス−5dB以下であるので、この円の内部にある軌跡の周波数が帯域である。   As a result, a wideband antenna having a return loss of -5 dB or less over a wide band from 1.44 GHz to 2.65 GHz is realized. On the Smith chart, since the inside of the circle of return loss −5 dB in FIG. 7 is less than or equal to return loss −5 dB, the frequency of the locus inside this circle is the band.

図8は別のアンテナエレメントの構成を示す展開図である。図9は更に別のアンテナエレメントの構成を示す展開図である。図10は更に別のアンテナエレメントの構成を示す展開図である。   FIG. 8 is a development view showing the configuration of another antenna element. FIG. 9 is a developed view showing the configuration of still another antenna element. FIG. 10 is a development view showing a configuration of still another antenna element.

図1に示す通り、上下に対向するエレメントの一方の導体幅を他方に比ベて数倍程度広くして、第1及び第2アンテナエレメント同士の電磁界分布の結合を向上させた。このようなアンテナエレメント同士の電磁界分布の結合を向上させる例として、折り曲げる場合もある。図8,図9において、一点鎖線は下側のエレメント方向に折り曲げることを意味する。   As shown in FIG. 1, the conductor width of one of the vertically opposed elements is made several times wider than the other to improve the coupling of the electromagnetic field distribution between the first and second antenna elements. As an example of improving the coupling of the electromagnetic field distribution between such antenna elements, there is a case of bending. 8 and 9, the alternate long and short dash line means that it is bent in the direction of the lower element.

図8に示すように、本実施例のアンテナエレメント81折り曲げ箇所は図8の場合は一箇所であり、各々折り曲げられて折り曲げ縁82を形成している。図9のアンテナエレメント91では3箇所折り曲げられて折り曲げ縁92を形成している。更に第2アンテナエレメント90bの2つの長辺93,94を幅広にすることもできる。この場合は折り曲げられて箱状になる。導体幅を広くしたり、折り曲げて折り曲げ縁を形成するということはエレメント間の容量を大きく(結合を強く)することを意味し、それはエレメント間距離を大きくしたため、容量性が減少(結合が弱く)なった分を補っているという意味でもある。また、コンデンサの付加位置においても、図10に示す通り、アンテナエレメント101の一方の給電点107側に近い箇所にコンデンサ120を配置する場合もある。   As shown in FIG. 8, the antenna element 81 according to this embodiment is bent at one place in the case of FIG. 8, and is bent to form a bent edge 82. The antenna element 91 of FIG. 9 is bent at three places to form a bent edge 92. Further, the two long sides 93 and 94 of the second antenna element 90b can be widened. In this case, it is bent into a box shape. Increasing the conductor width or bending to form a bent edge means increasing the capacitance between elements (strengthening the coupling), which increases the distance between the elements and reduces the capacitance (weak coupling). ) Also means that it is made up for. Also, at the capacitor addition position, as shown in FIG. 10, the capacitor 120 may be disposed at a location near the one feeding point 107 side of the antenna element 101.

以上の通り、本発明のアンテナ装置では、折り返しループアンテナのエレメントと直列共振回路とを金属薄板から余分な部分を切除して一体に形成することができる。直列共振回路は、分布定数回路でアンテナの一部に取り込まれるので、コンデンサ部分をエレメントに組み込むことにより、外付け回路が不要である。そのためチップ部品やその実装作業が必要なく、コスト低下が実現できる。本実施例では、空隙を利用して容量成分を構成しているので、非常に低い容量(1pF以下)を簡単に構成できる。特にチップコンデンサでは実現できなかったり、許容範囲が大きい場合に効果がある。   As described above, in the antenna device of the present invention, the element of the folded loop antenna and the series resonance circuit can be integrally formed by cutting off an excess portion from the metal thin plate. Since the series resonance circuit is a distributed constant circuit and is incorporated into a part of the antenna, an external circuit is not required by incorporating the capacitor portion into the element. This eliminates the need for chip parts and their mounting work, and can reduce costs. In the present embodiment, since the capacitance component is configured using the air gap, a very low capacitance (1 pF or less) can be easily configured. This is particularly effective when it cannot be realized with a chip capacitor or has a large allowable range.

本発明のアンテナ装置の構成を示す説明図である。a図はアンテナエレメントの展開図、b図はa図のアンテナエレメントと支持枠材とを組合せを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the antenna apparatus of this invention. FIG. 7A is a developed view of the antenna element, and FIG. b is an explanatory view showing a combination of the antenna element and the supporting frame member of FIG. 図1に示すアンテナ装置を接地板(等電位面)に接続した状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which connected the antenna apparatus shown in FIG. 1 to the ground plate (equipotential surface). コンデンサ部分の構成の説明図であり、一部を拡大した拡大図を備える。It is explanatory drawing of a structure of a capacitor | condenser part, and is provided with the enlarged view which expanded a part. 図1に示したアンテナ装置において直列共振回路を構成するコンデンサを除いたアンテナ装置の周波数特性を示す線図である。FIG. 2 is a diagram showing frequency characteristics of the antenna device excluding a capacitor constituting a series resonance circuit in the antenna device shown in FIG. 1. 図4のスミスチャートである。It is a Smith chart of FIG. 図1に示すアンテナ装置の周波数特性を示す線図である。It is a diagram which shows the frequency characteristic of the antenna apparatus shown in FIG. 図6のスミスチャートである。It is a Smith chart of FIG. 別のアンテナエレメントの構成を示す展開図である。It is an expanded view which shows the structure of another antenna element. 更に別のアンテナエレメントの構成を示す展開図である。It is an expanded view which shows the structure of another antenna element. 更に別のアンテナエレメントの構成を示す展開図である。It is an expanded view which shows the structure of another antenna element.

符号の説明Explanation of symbols

10 …アンテナ装置、
10a…第1アンテナエレメント、
10b…第2アンテナエレメント、
11,17…給電点、
12,16…導線、
14 …導線、
13,15…立ち上がり導線、
18 …給電信号源、
20 …コンデンサ(直列共振回路)、
21,22…導板、
30 …支持枠材、
40 …接地板、
81,91,101…アンテナエレメント、
82,92…折り曲げ縁、
90b…第2アンテナエレメント、
93,94…長辺、
107 …給電点、
120 …コンデンサ、
10: Antenna device,
10a ... 1st antenna element,
10b ... the second antenna element,
11, 17 ... feeding point,
12, 16 ... Lead wire,
14 ... Lead wire,
13, 15 ... Rising conductor,
18 ... a power supply signal source,
20: Capacitor (series resonant circuit),
21, 22 ... guide plates,
30: Support frame material,
40 ... ground plate,
81, 91, 101 ... antenna elements,
82, 92 ... bent edges,
90b ... the second antenna element,
93, 94 ... long side,
107 ... feeding point,
120 ... capacitor,

Claims (6)

一方を接地板に接続された一対の給電点に連絡するアンテナエレメントが一方から他方の給電点へループを形成した2周波数対応の折り返しダイポールアンテナからなるアンテナ装置であって、
平エレメントの平面に対する配置形状を略矩形状とした第1アンテナエレメントと、この第1アンテナエレメントに対して対向して設けられ、平エレメントの平面に対する配置形状を略矩形状とした第2アンテナエレメントと、これら第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとを導通する予め定められた幅の一対の立ち上がり導線とを一体に備えたアンテナエレメントと、
第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとの平エレメント同士の裏面に当接された絶縁性の支持枠材とを備え、
前記アンテナエレメントには、前記一対の給電点が略矩形の一長辺の略中央部に間隔を開けて形成され、
これら一対の給電点に対向する対向長辺上に間隔を開けて前記一対の立ち上がり導線が形成され、
前記一対の立ち上がり導線の各々が、前記第1アンテナエレメントの対向長辺と平行な第2アンテナエレメントの一長辺の略中央部に間隔を開けて導通されており、
前記アンテナエレメントには第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントと立ち上がり導線とからなるアンテナエレメントの全長を(1/2)λとした場合に、周波数f1=c/λと、周波数f2=2c/(3λ)(但し、λは波長、cは光速)との間に共振点を有する直列共振回路を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
An antenna device comprising a folded dipole antenna corresponding to two frequencies in which an antenna element connected to a pair of feeding points connected to a ground plate forms a loop from one to the other feeding point,
A first antenna element having a substantially rectangular arrangement shape with respect to the plane of the flat element, and a second antenna element provided opposite to the first antenna element and having a substantially rectangular arrangement shape with respect to the plane of the flat element And an antenna element integrally provided with a pair of rising conductors having a predetermined width for conducting the first antenna element and the second antenna element,
An insulating support frame material in contact with the back surfaces of the flat elements of the first antenna element and the second antenna element;
In the antenna element, the pair of feeding points is formed with a gap in the substantially central part of one long side of a substantially rectangular shape,
The pair of rising conductors are formed at intervals on the opposing long sides facing the pair of feeding points,
Each of the pair of rising conducting wires is electrically connected with a gap to a substantially central portion of one long side of the second antenna element parallel to the opposing long side of the first antenna element,
The antenna element includes a frequency f1 = c / λ and a frequency f2 = 2c / (where the total length of the antenna element including the first antenna element, the second antenna element, and the rising conductor is (1/2) λ. 3λ) (where λ is the wavelength and c is the speed of light), and an antenna device comprising a series resonance circuit having a resonance point.
前記一対の給電点と、第1アンテナエレメントと、第2アンテナエレメントと、一対の立ち上がり導線とからなるアンテナエレメントが、金属薄板から余分な部分を切除して形成されたものであることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。   The antenna element composed of the pair of feeding points, the first antenna element, the second antenna element, and the pair of rising conductors is formed by cutting off an excess portion from a thin metal plate. The antenna device according to claim 1. 前記アンテナエレメントに、平エレメントを構成する同じ導板を対向させた2枚の平板からなる直列共振回路のコンデンサを更に備えたことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。   3. The antenna device according to claim 2, further comprising a series resonance circuit capacitor including two flat plates facing the same conductive plate constituting the flat element. 前記第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとが互いに適度な電磁的結合を持つ形状及び距離となっていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first antenna element and the second antenna element have a shape and a distance that have appropriate electromagnetic coupling with each other. 前記第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントとの距離が、4mm以上12mm以下であることを特徴とする請求項4に記載のアンテナ装置。   The antenna apparatus according to claim 4, wherein a distance between the first antenna element and the second antenna element is 4 mm or more and 12 mm or less. 前記第1アンテナエレメント又は第2アンテナエレメントの一部外周縁に、対向するアンテナエレメントへ向けて折り曲げた折り曲げ縁を備えたことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のアンテナ装置。

The antenna according to any one of claims 1 to 5, further comprising a bent edge that is bent toward a facing antenna element on a peripheral edge of a part of the first antenna element or the second antenna element. apparatus.

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