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JP2014075650A - Composite antenna - Google Patents

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JP2014075650A
JP2014075650A JP2012220873A JP2012220873A JP2014075650A JP 2014075650 A JP2014075650 A JP 2014075650A JP 2012220873 A JP2012220873 A JP 2012220873A JP 2012220873 A JP2012220873 A JP 2012220873A JP 2014075650 A JP2014075650 A JP 2014075650A
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JP
Japan
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antenna
resonance
antenna element
frequency
mode
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012220873A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Okamoto
浩志 岡本
Tatsuro Ayaka
辰朗 綾香
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】小型でありながらVSWR特性が広帯域であり、複数の通信システムに対応可能で、インピーダンス整合、共振周波数の調整が可能なアンテナ及び携帯無線装置を提供する。
【解決手段】一端側が給電点Sに接続され他端側が開放端の第1アンテナエレメントBと、前記第1アンテナエレメントBと所定の間隔をもって近接して対向配置され、一端側が前記給電点Sに接続され他端側が開放端であって、長さが前記第1アンテナエレメントBよりも長い第2アンテナエレメントAとを備えた複合アンテナであって、前記第1アンテナエレメントBに流れる共振電流による直列共振モードと、前記第1アンテナエレメントBと前記第2アンテナエレメントAに流れる共振電流による並列共振モードで動作するが、前記第2アンテナエレメントAは直列共振モードで動作せず、前記直列共振モードによる第1共振の周波数は前記第2共振の周波数よりも高周波である。
【選択図】図1
Provided are an antenna and a portable wireless device that are small in size, have a wide VSWR characteristic, can be applied to a plurality of communication systems, and are capable of impedance matching and resonance frequency adjustment.
A first antenna element B whose one end is connected to a feeding point S and whose other end is an open end is disposed close to and opposed to the first antenna element B with a predetermined distance, and one end side is connected to the feeding point S. A composite antenna including a second antenna element A connected and having an open end on the other end side and a length longer than that of the first antenna element B, and a series of resonance currents flowing in the first antenna element B It operates in a resonance mode and a parallel resonance mode by a resonance current flowing through the first antenna element B and the second antenna element A, but the second antenna element A does not operate in a series resonance mode, and depends on the series resonance mode. The frequency of the first resonance is higher than the frequency of the second resonance.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、無線通信装置に用いられるアンテナに関し、特には複数の周波数帯で利用可能なマルチバンド対応の複合アンテナに関するものである。     The present invention relates to an antenna used in a wireless communication device, and more particularly to a multiband-compatible composite antenna that can be used in a plurality of frequency bands.

携帯電話等の無線通信装置の急速な普及に応じて、複数の通信システムが使用され、利用する周波数帯域も多岐に亘るようになった。最近の携帯電話は国際ローミングに対応して国内外の通信システムに対応した複数の送受信帯域を利用可能としている。この様な場合、利用される通信システムの高周波回路毎にアンテナを用いることは、整合回路等のアンテナの周辺回路を含めて部品点数の増加を招き、無線通信装置が高価になるとともに、体積及び重量がともに増加してしまい、携帯用としては不適なものとなる。そこで、複数の通信システムに共通の給電点に接続可能であって、複数の通信システム(マルチバンド)に対応する小型のアンテナが検討されてきた。     In response to the rapid spread of wireless communication devices such as mobile phones, a plurality of communication systems have been used, and the frequency bands to be used have been diversified. Recent mobile phones are compatible with international roaming and can use a plurality of transmission and reception bands corresponding to domestic and foreign communication systems. In such a case, using an antenna for each high-frequency circuit of a communication system to be used causes an increase in the number of parts including peripheral circuits of the antenna such as a matching circuit, and the wireless communication device becomes expensive, Both weights increase, making them unsuitable for portable use. Therefore, a small antenna that can be connected to a common feeding point in a plurality of communication systems and is compatible with a plurality of communication systems (multiband) has been studied.

無線通信装置に利用される通信システムは様々なので、ここではLTE帯、GSM850/900帯、DCS帯、PCS帯、UMTS帯に対応した携帯電話を例にとり説明する、LTE、GSMは商標あるいは登録商標である。各通信システムのアップリンク/ダウンリンク周波数帯は、704MHz〜960MHzの低周波数帯と1710MHz〜2170MHzの高周波数帯とに大別される。LTE Band17帯、GSM850/900帯を含む低周波数帯においては、その中心周波数(下限周波数と上限周波数の中間)は832MHzで、帯域幅は256MHzであり、比帯域幅は約30.8%[256MHz/832MHz]となる。DCS帯、PCS帯、UMTS Band1帯を含む高周波数帯において、その中心周波数は1940MHzで、帯域幅は460Hzであり、比帯域幅は約23.7%〔460MHz/1940MHz〕となる。周波数の関係を見れば、高周波数帯の通信システムは低周波数帯の通信システムの約2〜2.5倍となっている。周波数順に、LTE Band17帯で704〜746MHz、GSM850/900帯で824〜960MHz、DCS帯で1710〜1880MHz、PCS帯で1850〜1990MHz、及びUMTS帯では1920〜2170MHz帯の周波数帯であって、通信システムによっては周波数帯が一部重複する場合もある。   Since there are various communication systems used for wireless communication devices, here, mobile phones that support the LTE band, GSM850 / 900 band, DCS band, PCS band, and UMTS band will be described as examples. LTE and GSM are trademarks or registered trademarks. It is. The uplink / downlink frequency band of each communication system is roughly divided into a low frequency band of 704 MHz to 960 MHz and a high frequency band of 1710 MHz to 2170 MHz. In the low frequency band including the LTE Band17 band and the GSM850 / 900 band, the center frequency (middle of the lower limit frequency and the upper limit frequency) is 832 MHz, the bandwidth is 256 MHz, and the specific bandwidth is about 30.8% [256 MHz. / 832 MHz]. In the high frequency band including the DCS band, the PCS band, and the UMTS Band1 band, the center frequency is 1940 MHz, the bandwidth is 460 Hz, and the specific bandwidth is about 23.7% [460 MHz / 1940 MHz]. If the frequency relationship is seen, the communication system of a high frequency band is about 2 to 2.5 times the communication system of a low frequency band. In order of frequency, it is a frequency band of 704 to 746 MHz in the LTE Band 17 band, 824 to 960 MHz in the GSM850 / 900 band, 1710 to 1880 MHz in the DCS band, 1850 to 1990 MHz in the PCS band, and 1920 to 2170 MHz band in the UMTS band. Depending on the system, some frequency bands may overlap.

一般に、アンテナを構成するアンテナエレメント[放射素子、放射電極、放射線路とも呼ばれる]には、基本波モードの共振において基本周波数での共振電流と、高次波モードの共振として高次周波数での共振電流が生じる。前記共振周波数は実質的にアンテナエレメントの長さによって決まり、古典的なアンテナとして知られるモノポールアンテナは直列共振モードで動作し、基本波モードでは原理的には1/4波長で共振し、高次波モードでは基本モードの3倍、即ち3/4波長、で共振する。また、並列共振モードで動作するダイポールアンテナであれば、基本モードは1/2波長で共振し、高次モードは3/2波長で共振する。   In general, an antenna element that constitutes an antenna (also referred to as a radiation element, a radiation electrode, or a radiation path) has resonance current at a fundamental frequency in resonance in a fundamental mode and resonance at a higher order frequency as resonance in a higher order wave mode. An electric current is generated. The resonance frequency is substantially determined by the length of the antenna element. A monopole antenna known as a classic antenna operates in a series resonance mode, and in principle resonates at a quarter wavelength in a fundamental wave mode. In the next wave mode, resonance occurs at 3 times the fundamental mode, that is, 3/4 wavelength. In the case of a dipole antenna that operates in the parallel resonance mode, the fundamental mode resonates at 1/2 wavelength, and the higher-order mode resonates at 3/2 wavelength.

この様なアンテナを複数の通信システムに対応させようとすると、基本波モードの共振を低周波数帯に設定すれば、高周波数帯は高次波モードの共振で対応することとなる。しかしながら、低周波数帯と高周波数帯との共振周波数は1:3の関係に無いので、単純にはマルチバンド化することは出来ない。また、アンテナ特性の一つであるVSWR(電圧定在波比)について、低周波数帯、あるいは高周波数帯をカバーするには周波数特性が狭いといった問題もあった。     In order to make such an antenna compatible with a plurality of communication systems, if the resonance of the fundamental wave mode is set to the low frequency band, the high frequency band corresponds to the resonance of the higher order wave mode. However, since the resonance frequency between the low frequency band and the high frequency band does not have a 1: 3 relationship, it cannot be simply multibanded. Further, VSWR (voltage standing wave ratio), which is one of antenna characteristics, has a problem that the frequency characteristics are narrow to cover a low frequency band or a high frequency band.

この様な問題に対して、特許文献1には、複数のアンテナエレメントを用いてVSWR周波数特性を広帯域化する複合アンテナが開示されている。図10にその構成を示す。なお図中には特許文献1に示されていない電流分布I1〜I3を記す。これは後述する複合アンテナの動作を説明する為に付与した符号である。   To deal with such a problem, Patent Document 1 discloses a composite antenna that uses a plurality of antenna elements to widen the VSWR frequency characteristic. FIG. 10 shows the configuration. In the figure, current distributions I1 to I3 not shown in Patent Document 1 are shown. This is a code given to explain the operation of the composite antenna described later.

この複合アンテナは、グランド面GNDに立設された要素200(以下、共通要素と呼ぶ場合がある)と、異なる長さで構成され前記要素200の一端側と接続された要素201,202(以下、水平要素と呼ぶ場合がある)を含み、共通要素200は要素204(以下、接地要素と呼ぶ場合がある)によって接地される。   The composite antenna includes an element 200 (hereinafter sometimes referred to as a common element) standing on the ground plane GND, and elements 201 and 202 (hereinafter referred to as “common elements”) connected to one end side of the element 200 having different lengths. Common element 200 is grounded by element 204 (hereinafter also referred to as a ground element).

要素200、201による第1アンテナエレメントで逆F型アンテナを構成し、要素200,202による第2アンテナエレメントで逆L型アンテナを構成し、各アンテナは共通の給電点Sを介して給電回路203と接続し、給電回路203からの給電により励振される。逆F型アンテナや逆L型アンテナは、周知の如く、モノポールアンテナを変形して低背化したものであって、どちらも直列共振モードで動作する。   The first antenna element composed of the elements 200 and 201 constitutes an inverted F-type antenna, and the second antenna element composed of the elements 200 and 202 constitutes an inverted L-type antenna, and each antenna is connected to the feeder circuit 203 via a common feeding point S. And is excited by power feeding from the power feeding circuit 203. As is well known, the inverted F-type antenna and the inverted-L type antenna are low profiled by deforming the monopole antenna, and both operate in the series resonance mode.

長さを異ならせてアンテナエレメントを構成することで、例えば逆F型アンテナをGSM帯(低周波数帯)に対応させ、逆L型アンテナをDCS帯(高周波数帯)に対応させ、低周波数帯と高周波数帯の通信システムに対応可能な複合アンテナとしている。   By configuring the antenna elements with different lengths, for example, an inverted F-type antenna is adapted to the GSM band (low frequency band), an inverted L-type antenna is adapted to the DCS band (high frequency band), and the low frequency band It is a composite antenna that can be used for high frequency communication systems.

また、各アンテナの共振周波数が僅かに異なる様に、例えば逆F型アンテナを周波数f1で共振させ、逆L型アンテナを周波数f2で共振させることで、VSWR周波数特性を広帯域化することも記載されている。この構成によれば、図11に示す様に、そのVSWR周波数特性は2つの共振が重なり合う双峰特性を呈し、もって単峰特性よりも広い周波数帯域で低VSWRとなる。なお、図中、符号αで示す様に、共振周波数f1,f2の間にVSWR波形が重ってVSWR特性が劣化する周波数帯が生じる。以下、その周波数帯を劣化ピーク部と呼ぶ。劣化ピーク部における見掛けのVSWRは、共振周波数f1,f2が離れると大きくなり、近づけば小さくなる。   In addition, it is also described that the VSWR frequency characteristic is widened by resonating the inverted F-type antenna at the frequency f1 and resonating the inverted L-type antenna at the frequency f2, for example, so that the resonance frequency of each antenna is slightly different. ing. According to this configuration, as shown in FIG. 11, the VSWR frequency characteristic exhibits a bimodal characteristic in which two resonances overlap each other, and thus has a low VSWR in a frequency band wider than the single peak characteristic. In the figure, as indicated by the symbol α, a frequency band is generated between the resonance frequencies f1 and f2 where the VSWR waveform overlaps and the VSWR characteristics deteriorate. Hereinafter, the frequency band is referred to as a degradation peak portion. The apparent VSWR at the degradation peak portion increases as the resonance frequencies f1 and f2 move away, and decreases as they approach.

特許文献2では、この様な複合アンテナにおいてVSWRが小さい場合であっても、放射効率が著しく劣化してしまい実用に適さないことを指摘している。放射効率の劣化の原因は明確にされていないが、劣化ピーク部が直接関係することを示している。   In Patent Document 2, it is pointed out that even if such a composite antenna has a small VSWR, the radiation efficiency is remarkably deteriorated and is not suitable for practical use. Although the cause of deterioration of radiation efficiency is not clarified, it indicates that the deterioration peak part is directly related.

図12は特許文献2で例示された複合アンテナである。この複合アンテナは、基本的な構成を特許文献1で示した複合アンテナと同じくし、給電点sを介して給電回路203に接続された共通要素130から分岐し、開放端が同じ方向に向かう並設された水平要素110,120による2つの逆L型アンテナで構成されている。
図13のVSWR周波数特性に示す様に、複数のアンテナを近接した共振周波数で動作させるが、一方の逆L型アンテナを所望の周波数帯内の周波数で共振させ、他方の逆L型アンテナの共振を前記周波数帯外とし、且つ劣化ピーク部を前記周波数帯外とすることで、所望の周波数帯域内での放射効率の劣化を防ぐとともに、VSWR特性を広帯域化している。
FIG. 12 shows a composite antenna exemplified in Patent Document 2. This composite antenna has the same basic configuration as that of the composite antenna shown in Patent Document 1, branches from the common element 130 connected to the feed circuit 203 via the feed point s, and has an open end in the same direction. It consists of two inverted L-shaped antennas with horizontal elements 110 and 120 provided.
As shown in the VSWR frequency characteristics of FIG. 13, a plurality of antennas are operated at close resonance frequencies. One of the inverted L antennas is resonated at a frequency within a desired frequency band, and the other inverted L antenna is resonated. Is outside the frequency band and the degradation peak portion is outside the frequency band, thereby preventing deterioration of radiation efficiency within a desired frequency band and widening the VSWR characteristic.

前記複合アンテナは何れも複数のアンテナを直列共振モードで動作させるものだが、特許文献3には、直列共振モードと並列共振モードの両モードを利用して、複数の通信システムに対応した複合アンテナが開示されている。この複合アンテナの構成を図14に示す。
この複合アンテナは、要素A(A1、A2)、B、C、D、E、Fを含み、要素の組み合わせで複数のアンテナエレメントを構成する点で、引用文献1や引用文献2に記載された複合アンテナと同じであるが、直列共振モードの他に並列共振モードを利用する点で異なっている。
Each of the composite antennas operates a plurality of antennas in a series resonance mode. However, Patent Document 3 discloses a composite antenna corresponding to a plurality of communication systems using both a series resonance mode and a parallel resonance mode. It is disclosed. The structure of this composite antenna is shown in FIG.
This composite antenna includes elements A (A1, A2), B, C, D, E, and F, and is described in Cited Document 1 and Cited Document 2 in that a plurality of antenna elements are formed by a combination of elements. Although it is the same as a composite antenna, it is different in that a parallel resonance mode is used in addition to a series resonance mode.

要素B、Eによる第1アンテナエレメントは第1周波数の1/2波長で並列共振し、要素A、B、Cによる第2アンテナエレメントは第2周波数の1/4波長で直列共振する。要素B、C、Dによる第3アンテナエレメントは第3周波数の1/2波長で並列共振し、要素A、Dによる第4アンテナエレメントは第4周波数の1/4波長で直列共振する。要素A2、D、Fによる第5アンテナエレメントは第5周波数の1/2波長で並列共振し、要素A1、Fは第6周波数の1/4波長で直列共振する。周波数の高低関係は、第1周波数<第2周波数<第3周波数<第4周波数<第5周波数<第6周波数の関係にあるように構成されている。   The first antenna element by the elements B and E resonates in parallel at a half wavelength of the first frequency, and the second antenna element by the elements A, B, and C resonates in series at a quarter wavelength of the second frequency. The third antenna element composed of elements B, C, and D resonates in parallel at 1/2 wavelength of the third frequency, and the fourth antenna element composed of elements A and D resonates in series at 1/4 wavelength of the fourth frequency. The fifth antenna element by the elements A2, D, and F resonates in parallel at a half wavelength of the fifth frequency, and the elements A1 and F resonate in series at a quarter wavelength of the sixth frequency. The frequency relationship is configured such that the first frequency <the second frequency <the third frequency <the fourth frequency <the fifth frequency <the sixth frequency.

特開2003−124742号JP 2003-124742 A 特開2009−4847号JP 2009-4847 特開2005−252480号JP 2005-252480 A

本発明者等は、複数の通信システムに適用可能なアンテナを開発するにあたり、図10に示した複合アンテナをモデルにして、その動作と問題点を検討した。以下、複合アンテナを送信用アンテナとして説明するが、アンテナには可逆性があるので、送信を受信、給電を受電等とし適宜読み替えることが出来る。   In developing antennas applicable to a plurality of communication systems, the present inventors studied the operation and problems of the composite antenna shown in FIG. 10 as a model. In the following description, the composite antenna will be described as a transmitting antenna. However, since the antenna has reversibility, it can be appropriately read as receiving transmission and receiving power as receiving power.

特許用文献1や特許文献2には直接の記載はないが、特許文献3に記載されるように、長さの異なるアンテナエレメントを用いた構成された複合アンテナは、原理的に一方の直列共振から他方の直列共振への遷移周波数に並列共振を生じることが知られている。
直列共振モードで動作する場合には、アンテナエレメントにはディファレンシャルモード電流が誘起し、並列共振モードの場合にはコモンモード電流が誘起される。各要素に分布する共振電流は、異なる3周波数において、単純化すればI1、I2、I3として示した矢印で示すように、3通りのアンテナエレメントに分布する。
Although there is no direct description in Patent Document 1 or Patent Document 2, as described in Patent Document 3, a composite antenna configured using antenna elements having different lengths is basically one series resonance. It is known that parallel resonance occurs at the transition frequency from one to the other series resonance.
When operating in the series resonance mode, a differential mode current is induced in the antenna element, and in a parallel resonance mode, a common mode current is induced. Resonance currents distributed to each element are distributed to three antenna elements at three different frequencies as indicated by arrows indicated as I1, I2, and I3 in a simplified manner.

給電回路203に接続された共通要素200と、これに繋がる水平要素201で構成された第1アンテナエレメントは、共振周波数f1の1/4波長の長さに形成されている。直列共振モードで動作し、発生する共振電流は、開放端側で電流が最小となる電流分布I1となる。
給電回路203に接続された共通要素200と、これに繋がる水平要素202で構成された第2アンテナエレメントは、共振周波数f2の1/4波長の長さに形成されている。直列共振モードで動作し、発生する共振電流は開放端側で電流が最小となる電流分布I2となる。
共通要素200、水平要素201、202により構成された第3アンテナエレメントは並列共振モードで動作し、周波数f1と周波数f2の間の周波数f3で共振する。発生する共振電流は、開放両端側で電流が最小となるような電流分布I3となる。
The first antenna element composed of the common element 200 connected to the power feeding circuit 203 and the horizontal element 201 connected to the common element 200 is formed to a length of ¼ wavelength of the resonance frequency f1. The resonance current generated and operated in the series resonance mode has a current distribution I1 that minimizes the current on the open end side.
The second antenna element composed of the common element 200 connected to the power feeding circuit 203 and the horizontal element 202 connected to the common element 200 is formed to have a length of ¼ wavelength of the resonance frequency f2. The resonance current generated by operating in the series resonance mode has a current distribution I2 that minimizes the current on the open end side.
The third antenna element constituted by the common element 200 and the horizontal elements 201 and 202 operates in the parallel resonance mode, and resonates at a frequency f3 between the frequency f1 and the frequency f2. The generated resonance current has a current distribution I3 that minimizes the current at both open ends.

直列共振モードでアンテナを動作させる場合、各要素で構成されるアンテナエレメントからだけではなくグランド面からも放射する様に設計される。例えば携帯電話では、筐体の金属部分からの放射を利用して、見かけ上のアンテナ体積を増して放射効率を向上する。一方、並列共振モードではアンテナエレメントに共振電流が流れるが、給電点やグランド面にはほとんど電流が流れない為、VSWR周波数特性が狭帯域と成りやすいことが知られている。   When the antenna is operated in the series resonance mode, the antenna is designed to radiate not only from the antenna element constituted by each element but also from the ground plane. For example, in a mobile phone, the radiation efficiency is improved by increasing the apparent antenna volume by using the radiation from the metal part of the housing. On the other hand, it is known that in the parallel resonance mode, a resonance current flows through the antenna element, but almost no current flows through the feeding point and the ground plane, so that the VSWR frequency characteristic tends to be a narrow band.

直列共振モードの場合には各アンテナエレメントにはディファレンシャルモード電流が誘起し、並列共振モードの場合にはコモンモード電流が誘起されるが、実際それらは周波数に応じて明確に分離されるわけでは無く単純でない。特に、2つの直列共振モードの共振周波数が近接する場合には、共振モードが移り変わる遷移周波数帯では、両モードの異なる位相の電流が複雑に混在し、互いに強め、あるいは弱め合う。この為、特許文献1の複合アンテナでは直列共振モードから並列共振モードへ遷移する周波数帯でVSWRがそれほど大きくない場合であっても放射効率が低下すると推察した。   In the case of the series resonance mode, a differential mode current is induced in each antenna element, and in the case of the parallel resonance mode, a common mode current is induced, but in fact, they are not clearly separated according to the frequency. Not simple. In particular, when the resonance frequencies of the two series resonance modes are close to each other, in the transition frequency band in which the resonance modes change, currents having different phases in both modes are mixed and strengthened or weakened. For this reason, it has been inferred that the radiation efficiency of the composite antenna of Patent Document 1 is lowered even if the VSWR is not so large in the frequency band where the series resonance mode is changed to the parallel resonance mode.

この様な推察に基けば、例え特許文献2の様に劣化ピーク部αを使用周波数帯域外とし、低VSWRとなる周波数帯域を広帯域化しても、程度の差こそあれ、放射利得が劣化する領域が残ってしまうと考えられる。劣化ピーク部αを所定の周波数帯から除くには、2つの直列共振モードの共振周波数を大きく離間させることが必要であって、その場合にはVSWR特性の広帯域化は望めない。   Based on such inference, even if the degradation peak portion α is outside the use frequency band as in Patent Document 2, and the frequency band where the low VSWR is widened, the radiation gain is degraded to some extent. It is thought that the area will remain. In order to remove the degradation peak portion α from the predetermined frequency band, it is necessary to greatly separate the resonance frequencies of the two series resonance modes. In this case, it is not possible to increase the bandwidth of the VSWR characteristics.

特許文献3においても、2つの直列共振モードの共振周波数が近接する場合には、同様の理由で、直列共振モードから並列共振モードへ遷移する周波数帯では放射効率が低下すると考えられ、直列共振と並列共振を近接する周波数で設定することは困難であり、共振周波数の設定の自由度は制限されたものとなる。   Also in Patent Document 3, when the resonance frequencies of the two series resonance modes are close to each other, for the same reason, it is considered that the radiation efficiency is lowered in the frequency band where the series resonance mode is changed to the parallel resonance mode. It is difficult to set parallel resonance at an adjacent frequency, and the degree of freedom in setting the resonance frequency is limited.

またいずれの複合アンテナも、直列共振モードを利用するアンテナエレメントを同じ方向に伸長させるものであるため、基本モードにおけるアンテナエレメント間でのアイソレーションが得られ難く、更に、グランド面に流れる鏡像電流が同位相となる為に、一方のアンテナエレメントについて長さ他の設計変更を行うと、他方のアンテナエレメントのインピーダンスに影響して整合を乱し、かつ共振周波数も変動するためアンテナ設計を困難とする問題も残されていた。   In addition, since both of the composite antennas extend the antenna element using the series resonance mode in the same direction, it is difficult to obtain isolation between the antenna elements in the basic mode, and further, a mirror image current flowing on the ground plane is not obtained. In order to achieve the same phase, if the design change of the other antenna element, such as the length, is affected, the impedance of the other antenna element is affected, disturbing the matching, and the resonance frequency also fluctuates, making the antenna design difficult. Problems remained.

本発明は、このような実情に鑑みて提案するものであり、小型でありながらVSWR特性が広帯域であり、複数の通信システムに対応可能で、インピーダンス整合、共振周波数の調整が可能なアンテナ及び携帯無線装置を提供することを目的とする。   The present invention is proposed in view of such circumstances, and is an antenna and a portable device that are small in size, have a wide VSWR characteristic, are compatible with a plurality of communication systems, and are capable of impedance matching and resonance frequency adjustment. An object is to provide a wireless device.

本発明は、長さが異なる線状のアンテナエレメントを備え、基本波モードの共振として、一つの直列共振モードと一つの並列共振モードで利用可能な複合アンテナであって、対をなす第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントを有し、各アンテナエレメントは、その始端側が共通の給電点と接続し終端側が互いに開放されており、始端側から終端側に向って間隔をもって並んで延長して電界結合させ、直列共振モードで動作しない一方のアンテナエレメントを並列共振モードの共振周波数調整手段としたことを特徴とする複合アンテナである。   The present invention is a composite antenna that includes linear antenna elements having different lengths and that can be used in one series resonance mode and one parallel resonance mode as a fundamental mode resonance, and is a pair of first antennas Each antenna element has an element and a second antenna element, and each antenna element is connected to a common feeding point on the start end side and is open to the end side, and is extended side by side from the start end side to the end side to form an electric field coupling. The composite antenna is characterized in that one antenna element that does not operate in the series resonance mode is used as a resonance frequency adjusting means in the parallel resonance mode.

複数のアンテナエレメントを近接して対向させて電界結合させると、複合アンテナの基本モードでの共振は、各アンテナエレメントによる二つの直列共振モードの内の一方のディファレンシャル電流が弱まり、一つの直列共振モードの共振と一つの並列共振モードの共振となる。本発明においては、直列共振モードで動作しない一方のアンテナエレメントを並列共振モードの共振周波数調整手段とすることで、直列共振モードの共振へ影響を与えずに並列共振モードの共振周波数を調整することが出来る。   When multiple antenna elements are placed close to each other and electric field coupled, the resonance in the fundamental mode of the composite antenna is reduced by one differential current in one of the two series resonance modes by each antenna element. Resonance and one parallel resonance mode resonance. In the present invention, the resonance frequency of the parallel resonance mode is adjusted without affecting the resonance of the series resonance mode by using one antenna element that does not operate in the series resonance mode as a resonance frequency adjusting means of the parallel resonance mode. I can do it.

本発明においては、対をなすアンテナエレメントの終端側にエレメント間隔が狭められた対向部を設けて、始端側と終端側とでエレメント間に生じる電界結合を異ならせるのが好ましい。終端側の結合を強めることで、対をなすアンテナエレメントの内、長さが相対的に短い第1アンテナエレメントによる直列共振モードと、第1及び第2アンテナエレメントによる並列共振モードで動作する。この場合の共振周波数は、並列共振モードの共振が直列共振モードの共振よりも低周波数側に現れる。そして、相対的に短い方のアンテナエレメントを、直列共振モードの共振周波数調整手段とすることが出来る。   In the present invention, it is preferable to provide an opposing portion with a narrower element spacing on the terminal side of the paired antenna elements so that the electric field coupling generated between the elements is different between the starting end side and the terminal end side. By strengthening the coupling on the terminal side, the antenna element operates in a series resonance mode by the first antenna element having a relatively short length and a parallel resonance mode by the first and second antenna elements. In this case, the resonance frequency of the parallel resonance mode appears on the lower frequency side than the resonance of the series resonance mode. The relatively short antenna element can be used as the resonance frequency adjusting means in the series resonance mode.

本発明の複合アンテナによれば、近接する周波数に同じ共振モードの共振が立たない為、アンテナエレメント間でのアイソレーションを考慮する必要が無く、また給電回路とのインピーダンス整合や共振周波数の設定も容易となる。   According to the composite antenna of the present invention, resonance in the same resonance mode does not occur at adjacent frequencies, so there is no need to consider isolation between antenna elements, and impedance matching with the feeding circuit and setting of the resonance frequency are also possible. It becomes easy.

また本発明は、一端側が給電点に接続され他端側が開放端の第1アンテナエレメントと、前記第1アンテナエレメントと所定の間隔をもって近接して対向配置され、一端側が前記給電点に接続され他端側が開放端であって、長さが前記第1アンテナエレメントよりも長い第2アンテナエレメントとを備えた複合アンテナであって、前記第1アンテナエレメントに流れる共振電流による直列共振モードと、前記第1アンテナエレメントと前記第2アンテナエレメントに流れる共振電流による並列共振モードで動作するが、前記第2アンテナエレメントは直列共振モードで動作せず、前記直列共振モードによる第1共振の周波数は前記並列共振モードによる第2共振の周波数よりも高周波であることを特徴とする複合アンテナである。   In the present invention, the first antenna element having one end connected to the feeding point and the other end open to the first antenna element is disposed in close proximity to the first antenna element with a predetermined interval, and one end is connected to the feeding point. A composite antenna including a second antenna element having an open end on the end side and a length longer than that of the first antenna element, the series resonance mode by a resonance current flowing through the first antenna element, and the first antenna element The antenna operates in a parallel resonance mode based on a resonance current flowing in one antenna element and the second antenna element, but the second antenna element does not operate in a series resonance mode, and the frequency of the first resonance in the series resonance mode is the parallel resonance mode. The composite antenna is characterized in that the frequency is higher than the frequency of the second resonance due to the mode.

本発明においては、前記第1アンテナエレメントと前記第2アンテナエレメントの開放端側を給電点側に向って折り返して構成しても良い。この様な構成によれば、携帯電話等の筐体内といった限られた空間にも収めることが容易となる。   In the present invention, the open ends of the first antenna element and the second antenna element may be folded back toward the feeding point. According to such a configuration, it is easy to fit in a limited space such as in a housing of a mobile phone or the like.

本発明においては、更にアンテナエレメントを増やして構成するのが好ましい。追加される第3アンテナエレメントは、第1及び第2アンテナエレメントと同様に一端側が給電点に接続され他端側が開放端となり、かつ長さを短く構成して直列共振モードで動作させるが、第3アンテナエレメントによる第3共振の周波数は、前記第2共振の周波数の2倍よりも高い周波数に設定される。   In the present invention, it is preferable to further increase the number of antenna elements. As with the first and second antenna elements, the added third antenna element has one end connected to the feeding point, the other end is an open end, and is configured to be short in length to operate in the series resonance mode. The frequency of the third resonance by the three antenna elements is set to a frequency higher than twice the frequency of the second resonance.

本発明によれば、小型でありながらVSWR特性が広帯域であり、複数の通信システムに対応可能で、インピーダンス整合、共振周波数の調整が可能な複合アンテナ及び携帯無線装置を提供することを目的とする。本発明の複合アンテナを用いた無線装置は、小型であるとともに、複数の通信システムが利用可能とする。   According to the present invention, it is an object of the present invention to provide a composite antenna and a portable wireless device that are small in size, have a wide VSWR characteristic, are compatible with a plurality of communication systems, and are capable of impedance matching and resonance frequency adjustment. . The wireless device using the composite antenna of the present invention is small in size and can use a plurality of communication systems.

本発明の一実施例に係る複合アンテナを説明する為の図である。It is a figure for demonstrating the composite antenna which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る複合アンテナのVSWR周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the VSWR frequency characteristic of the composite antenna which concerns on one Example of this invention. 本発明の他の実施例に係る複合アンテナを説明する為の図である。It is a figure for demonstrating the composite antenna which concerns on the other Example of this invention. 本発明の一実施例に係る複合アンテナのVSWR周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the VSWR frequency characteristic of the composite antenna which concerns on one Example of this invention. 本発明の他の実施例に係る複合アンテナを説明する為の図である。It is a figure for demonstrating the composite antenna which concerns on the other Example of this invention. 本発明の一実施例に係る複合アンテナのVSWR周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the VSWR frequency characteristic of the composite antenna which concerns on one Example of this invention. 本発明の基となった複合アンテナを説明する為の図である。It is a figure for demonstrating the composite antenna used as the basis of this invention. 本発明の基となった複合アンテナのVSWR周波数特性を説明する為の図である。It is a figure for demonstrating the VSWR frequency characteristic of the composite antenna used as the basis of this invention. 本発明の基となった複合アンテナのVSWR周波数特性を説明する為の図である。It is a figure for demonstrating the VSWR frequency characteristic of the composite antenna used as the basis of this invention. 従来の複合アンテナを説明する為の図である。It is a figure for demonstrating the conventional composite antenna. 従来の複合アンテナのVSWR周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the VSWR frequency characteristic of the conventional composite antenna. 従来の他の複合アンテナを説明する為の図である。It is a figure for demonstrating the other conventional composite antenna. 従来の他の複合アンテナのVSWR周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the VSWR frequency characteristic of the other conventional composite antenna. 従来の他の複合アンテナを説明する為の図である。It is a figure for demonstrating the other conventional composite antenna.

本発明の複合アンテナについて説明する前に、その基礎となった複合アンテナについて図7を用いて説明する。この図は、複合アンテナの電磁界シミュレーションモデルを表す図である。縦Lmm×横Wmm×厚みTmmの矩形の基板の上側辺に沿ってアンテナが構成されるものであって、アンテナエレメントが設けられる部分以外はグランド面GNDが形成されている。グランド面GNDと略平行に、かつ同方向に間隔Gをもって延びる水平要素aと要素b(b1,b2)と、給電回路203と接続する共通要素c(c1,c2)と要素bを接地する要素dを備える。   Before describing the composite antenna of the present invention, the composite antenna that is the basis thereof will be described with reference to FIG. This figure shows an electromagnetic field simulation model of the composite antenna. An antenna is formed along the upper side of a rectangular substrate of length Lmm × width Wmm × thickness Tmm, and a ground plane GND is formed except for a portion where an antenna element is provided. The horizontal element a and the elements b (b1, b2) extending substantially in parallel with the ground plane GND and with the gap G in the same direction, the common elements c (c1, c2) connected to the feeder circuit 203, and the element b for grounding d.

縦1100mm×横600mm×厚み0.6mmの誘電体基板をベースにし、図面において上側辺側のグランド面が形成されない領域を備え、前記領域の一方の主面側にアンテナを配置するモデルである。基板300は比誘電率εr=4.5、誘電損失(誘電正接)tanδ=0.005の樹脂材を用いている。また、各要素は幅1mm×厚み0.15mmで銅のストリップ線路の一体物としている。図中、アルファベット小文字符号で示した各要素の長さはその中心線に基づく。なお、間隔Gは要素の幅を含まない。ここで示した複合アンテナは要素a,c1,c2で構成されるアンテナエレメントAと、要素b1、b2、c2で構成されるアンテナエレメントBと、要素a,c1,b1,b2で構成されるアンテナエレメントCとでなる、3つのアンテナを組み合わせた構成となっている。なお、L1=83mm、L2=87mm、W=1.5mmである。   This model is based on a dielectric substrate having a length of 1100 mm, a width of 600 mm, and a thickness of 0.6 mm, and includes a region where the ground surface on the upper side is not formed in the drawing, and an antenna is disposed on one main surface side of the region. The substrate 300 is made of a resin material having a relative dielectric constant εr = 4.5 and a dielectric loss (dielectric loss tangent) tan δ = 0.005. Each element has a width of 1 mm and a thickness of 0.15 mm, and is an integrated copper strip line. In the figure, the length of each element indicated by a lower case alphabetic code is based on the center line. The interval G does not include the element width. The composite antenna shown here includes an antenna element A composed of elements a, c1, and c2, an antenna element B composed of elements b1, b2, and c2, and an antenna composed of elements a, c1, b1, and b2. The element C is a combination of three antennas. Note that L1 = 83 mm, L2 = 87 mm, and W = 1.5 mm.

(検討1)
この様な条件に基づくシミュレーションによる検証条件を表1に、結果を表2及び表3に纏める。また、図8には条件2におけるVSWR周波数特性を示す。本検討では、グランド面GNDに近い側のアンテナエレメントBを短く、遠い側のアンテナエレメントAを長く構成している。
(Examination 1)
Table 1 shows the verification conditions by simulation based on such conditions, and Tables 2 and 3 summarize the results. FIG. 8 shows the VSWR frequency characteristics under condition 2. In this examination, the antenna element B on the side close to the ground plane GND is configured to be short, and the antenna element A on the side far from the ground plane GND is configured to be long.

Figure 2014075650
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表2に基本波モードにおける共振周波数と共振モードを示す。共振周波数はVSWR周波数特性が底値を示すピーク周波数とし、周波数帯域は共振周波数を含むVSWR≦3の帯域を示し、VSWR が3を超える場合には符号*で示している。また表3には高次波モードにおける共振周波数と共振モードを示す。   Table 2 shows resonance frequencies and resonance modes in the fundamental wave mode. The resonance frequency is a peak frequency at which the VSWR frequency characteristic shows a bottom value, the frequency band indicates a band of VSWR ≦ 3 including the resonance frequency, and when VSWR exceeds 3, it is indicated by a symbol *. Table 3 shows resonance frequencies and resonance modes in the higher-order wave mode.

共振モードは、各アンテナエレメントに誘起された電流の分布とその強度、及びバランスに基づいて決定している。例えば、直列共振とは一方のアンテナエレメントに優勢的に共振電流が流れる場合とし、並列共振とは両方のアンテナエレメントに均等な電流強度の共振電流が流れる場合とした。なお、電流分布では両方のアンテナエレメントに共振電流が流れるが、電流強度に明確な差が生じる場合がある。この様な状態を並列共振と直列共振が混在する状態(共振混在状態)として、直列>並列として表中に示す。   The resonance mode is determined based on the distribution of current induced in each antenna element, its intensity, and balance. For example, the series resonance is a case where a resonance current flows predominantly in one antenna element, and the parallel resonance is a case where a resonance current having an equal current intensity flows in both antenna elements. In the current distribution, a resonance current flows through both antenna elements, but there may be a clear difference in current intensity. Such a state is shown in the table as series> parallel as a state in which parallel resonance and series resonance are mixed (resonance mixed state).

本発明者等の電磁界シミュレーションを用いた検討結果によれば、基本波モードにおいて、アンテナエレメントAの直列共振が現れるが、アンテナエレメントAよりも短いアンテナエレメントBには直列共振に基づく共振電流が誘起され難くなって高周波数側の直列共振が発現せず、結果、基本波モードの共振は、低周波側の直列共振(f1)と、前記直列共振よりも高周波側のアンテナエレメントCによる並列共振(f2)のみとなった(条件1,2)。また、VSWR周波数特性は、並列共振モードよりも直列共振モードによる共振が広帯域であり、高周波f2側の共振の帯域が狭くなるに従い、直列共振モードによる共振は広帯域となった。   According to the examination results using the electromagnetic field simulation by the present inventors, in the fundamental wave mode, the series resonance of the antenna element A appears, but the antenna element B shorter than the antenna element A has a resonance current based on the series resonance. As a result, the resonance in the fundamental wave mode is caused by the series resonance (f1) on the low frequency side and the parallel resonance by the antenna element C on the higher frequency side than the series resonance. (F2) only (conditions 1 and 2). In addition, in the VSWR frequency characteristics, the resonance in the series resonance mode has a wider band than the parallel resonance mode, and the resonance in the series resonance mode has a wider band as the resonance band on the high frequency f2 side becomes narrower.

要素間の間隔Gが広くなるほどに、基本波モードおける高周波f2側の並列共振は、そのVSWR周波数特性の帯域が大きく減少して、両方のアンテナエレメントに共振電流が流れるが、アンテナエレメントB側の電流強度が強まる不安定な電流分布となった(条件3)。   As the interval G between elements increases, the parallel resonance on the high frequency f2 side in the fundamental wave mode greatly decreases the band of the VSWR frequency characteristic, and the resonance current flows through both antenna elements. An unstable current distribution with increasing current intensity was obtained (Condition 3).

高次波モードにおいては、低周波側の直列共振(f3)と、前記直列共振よりも高周波側のアンテナエレメントCによる並列共振(f4)が生じた(条件1,3)。条件1ではVSWRが3以下の周波数帯が3.06GHz〜3.56GHzであるので、表3中のf3周波数帯域、f4周波数帯域は、前記周波数帯に現れる劣化ピーク部を基準として2周波数帯に分けて示した。   In the higher-order wave mode, series resonance (f3) on the low frequency side and parallel resonance (f4) by the antenna element C on the higher frequency side than the series resonance occurred (conditions 1 and 3). In condition 1, since the frequency band with VSWR of 3 or less is 3.06 GHz to 3.56 GHz, the f3 frequency band and f4 frequency band in Table 3 are divided into two frequency bands with reference to the degradation peak portion appearing in the frequency band. Separately shown.

この様な複合アンテナの共振状態は、従来知られている様な直列共振−並列共振−直列共振の順で生じる共振モードとは異なる。要素相互の結合の度合いや、共振周波数が近接することが影響していると考えられる。
また、VSWR周波数特性の帯域幅を考慮すれば、この様な複合アンテナをそのまま利用するのは難しい。更に共振混在状態(条件3)でアンテナエレメントBの電流分布が強く現れる場合は、直列共振モードを利用する2つのアンテナエレメントを同じ方向に伸長させる場合と同様に、一方のアンテナエレメントについて長さ他の設計変更を行うと、他方のアンテナエレメントのインピーダンスに影響して整合が乱れた。
The resonance state of such a composite antenna is different from a resonance mode that occurs in the order of series resonance, parallel resonance, and series resonance as conventionally known. It is considered that the degree of coupling between elements and the close proximity of resonance frequencies have an effect.
Also, considering the bandwidth of the VSWR frequency characteristics, it is difficult to use such a composite antenna as it is. Further, when the current distribution of the antenna element B appears strongly in the mixed resonance state (condition 3), the length of the other antenna element is the same as in the case where the two antenna elements using the series resonance mode are extended in the same direction. When the design change was made, matching was disturbed by affecting the impedance of the other antenna element.

(検討2)
本検討では、グランド面GNDに近い側のアンテナエレメントBを長く、遠い側のアンテナエレメントAを短く構成した。シミュレーションによる検証条件を表3に、結果を表4に纏める。また、図9には条件6におけるV.S.W.R特性を示す。
複合アンテナのシミュレーションの条件を表す図である。
(Examination 2)
In this examination, the antenna element B on the side close to the ground plane GND is long and the antenna element A on the far side is short. The verification conditions by simulation are summarized in Table 3, and the results are summarized in Table 4. In FIG. S. W. R characteristic is shown.
It is a figure showing the conditions of the simulation of a composite antenna.

Figure 2014075650
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Figure 2014075650
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本構成の複合アンテナも検討1の複合アンテナと同様な共振モードが現れ、アンテナエレメントBの直列共振が現れるが、アンテナエレメントBよりも短いアンテナエレメントAには直列共振に基づく共振電流が誘起され難くなって高周波数側の直列共振が発現せず、基本モードの共振は、アンテナエレメントBによる低周波側の直列共振モードと、アンテナエレメントCによる前記直列共振モードよりも高い共振周波数の並列共振モードの2モードとなった。VSWR周波数特性も同様に、並列共振モードによる共振よりも直列共振モードによる共振が広帯域となったが、直列共振モードによる共振は検討1よりも狭帯域であり、並列共振モードによる共振は検討1よりも広帯域であった。また、要素の間隔Gが狭まるに従って、直列共振の帯域が狭まり、直列共振の帯域は広がった。また高次波モードにおける共振も前記条件1と同様な、アンテナエレメントBによる直列共振とアンテナエレメントCによる並列共振が生じ、VSWRが3以下の周波数帯は450MHz〜530MHzであった。   In the composite antenna of this configuration, a resonance mode similar to that of the composite antenna of Study 1 appears, and series resonance of the antenna element B appears. However, a resonance current based on series resonance is hardly induced in the antenna element A shorter than the antenna element B. The series resonance on the high frequency side does not appear, and the resonance in the fundamental mode includes the series resonance mode on the low frequency side by the antenna element B and the parallel resonance mode having a higher resonance frequency than the series resonance mode by the antenna element C. It became 2 mode. Similarly, in the VSWR frequency characteristics, the resonance in the series resonance mode is wider than the resonance in the parallel resonance mode, but the resonance in the series resonance mode is narrower than in Study 1, and the resonance in the parallel resonance mode is from Study 1. Was also broadband. Further, as the element spacing G narrowed, the series resonance band narrowed and the series resonance band widened. In addition, the resonance in the higher-order wave mode is similar to the condition 1 in that series resonance by the antenna element B and parallel resonance by the antenna element C occur, and the frequency band where the VSWR is 3 or less is 450 MHz to 530 MHz.

基本波モードにおける共振周波数f1,f2は、アンテナエレメントA及びアンテナエレメントBの長さによって設定されるが、一方のアンテナエレメントで直列共振モードでの共振が生じないことから、アンテナエレメントの長さ調整を他方のアンテナエレメントの影響を考慮する必要が無く行え、容易に低周波側の共振周波数f1を決定することが出来る。直列共振モードでの共振周波数を変更する場合には、共振電流が誘起されるアンテナエレメントの長さを変えれば良い。また、並列共振モードでの共振周波数を変更する場合には、直列共振モードで共振電流が誘起されないアンテナエレメントの長さを変えれば良く、共振周波数を独立して容易に調整することが出来る。基本波モードの共振周波数の変更が行われると、それに応じて高次波モードにおける共振周波数f3,f4も増減し変化する。   The resonance frequencies f1 and f2 in the fundamental wave mode are set according to the lengths of the antenna element A and the antenna element B. However, since resonance in the series resonance mode does not occur in one of the antenna elements, the length of the antenna element is adjusted. Can be performed without considering the influence of the other antenna element, and the resonance frequency f1 on the low frequency side can be easily determined. When changing the resonance frequency in the series resonance mode, the length of the antenna element in which the resonance current is induced may be changed. Further, when changing the resonance frequency in the parallel resonance mode, it is only necessary to change the length of the antenna element in which no resonance current is induced in the series resonance mode, and the resonance frequency can be easily adjusted independently. When the resonance frequency of the fundamental wave mode is changed, the resonance frequencies f3 and f4 in the higher-order wave mode are increased or decreased accordingly.

本検討において得られた複合アンテナは、基本波モード、高次波モードにおけるVSWR周波数特性が広く実用的である。しかしながら、低周波側のLTE Band17帯を直列共振モードで、周波数帯が高周波側のGSM850/900帯を並列共振モードで対応可能か検討すると、LTE Band17帯は、その周波数帯域が42MHzと狭く、VSWR周波数特性が広帯域の直列共振モードの周波数帯域を利用すれば十分に対応することが出来るが、GSM850/900帯は周波数帯域が136MHzであり、並列共振モードで得られるVSWR周波数特性の帯域が狭く、VSWRを3以下として見ると、その周波数帯はGSM850/900帯の周波数帯域を満足できない。   The composite antenna obtained in this study has wide and practical VSWR frequency characteristics in the fundamental wave mode and the higher-order wave mode. However, when examining whether the LTE Band 17 band on the low frequency side can be handled in the series resonance mode and the GSM850 / 900 band on the high frequency side in the parallel resonance mode, the LTE Band 17 band has a narrow frequency band of 42 MHz and the VSWR If the frequency band of the series resonance mode having a wide frequency characteristic can be used, it can be adequately handled. However, the GSM850 / 900 band has a frequency band of 136 MHz, and the band of the VSWR frequency characteristic obtained in the parallel resonance mode is narrow. Looking at VSWR as 3 or less, the frequency band cannot satisfy the GSM850 / 900 frequency band.

要素の間隔Gを狭めるほどに、並列共振モードによるVSWR周波数特性が狭帯域となり、他方、直列共振モードによるVSWR周波数特性が広帯域となる関係にあるので、要素間の間隔Gを狭めて、並列共振モードのVSWR周波数特性の広帯域化を図ることは可能であるけれども、直列共振モードによるVSWR周波数特性の狭まりに対して、並列共振モードによるVSWR周波数特性の広がりは小さい。
また条件8のVSWR周波数特性であれば、LTE Band17帯及びGSM850/900帯の帯域幅(256MHz)を満足することは可能であるが、実際に無線通信装置に搭載される場合を想定すれば、他の構成部品との干渉による寄生リアクタンスの影響等により共振周波数が変動する場合があり、外乱による共振周波数の変動を含めて、直列共振モードでカバーする周波数帯域は十分とは言えない。そもそも間隔Gを広めるほどアンテナの小型化を阻害してしまい、小型の無線通信装置に用いるには不適となる。
As the element spacing G is narrowed, the VSWR frequency characteristic due to the parallel resonance mode becomes narrower, while the VSWR frequency characteristic due to the series resonance mode becomes broader. Although it is possible to increase the bandwidth of the VSWR frequency characteristic of the mode, the spread of the VSWR frequency characteristic due to the parallel resonance mode is small compared to the narrowing of the VSWR frequency characteristic due to the series resonance mode.
Further, if the VSWR frequency characteristic of condition 8 is satisfied, it is possible to satisfy the bandwidth (256 MHz) of LTE Band 17 band and GSM 850/900 band, but assuming that it is actually installed in a wireless communication device, The resonance frequency may fluctuate due to the influence of parasitic reactance due to interference with other components, and the frequency band covered by the series resonance mode including the fluctuation of the resonance frequency due to disturbance is not sufficient. In the first place, the wider the gap G, the smaller the size of the antenna is hindered, making it unsuitable for use in a small wireless communication device.

(検討3)
そこで本発明者らは、2つの共振モードを利用した複合アンテナについて更に検討を進め、低周波数帯域を相対的に狭い並列共振モードで対応し、高周波数帯域が相対的に広い直列共振モードで対応な複合アンテナについて鋭意研究を重ねた。
その結果、アンテナエレメントの同方向に延びる要素の間隔を、給電回路側で広くして結合を相対的に始端(給電回路)側で疎とし、終端(開放端)側で狭くして開放端側で密とすることで、低周波数側の直列共振が消えるが高周波数側の直列共振が現れて、結果、基本波モードの共振は、直列共振モードと、前記直列共振モードよりも低い共振周波数帯に現れる並列共振モードの2モードとなることを見出した。
(Examination 3)
Therefore, the present inventors have further studied a composite antenna using two resonance modes, and the low frequency band is supported by a relatively narrow parallel resonance mode, and the high frequency band is handled by a relatively wide series resonance mode. We have conducted extensive research on complex antennas.
As a result, the distance between the elements extending in the same direction of the antenna element is widened on the feeding circuit side so that coupling is relatively sparse on the starting end (feeding circuit) side, and narrowed on the terminal end (opening end) side, and on the open end side The series resonance on the low frequency side disappears but the series resonance on the high frequency side appears, and as a result, the resonance in the fundamental wave mode has a resonance frequency band lower than the series resonance mode and the series resonance mode. It was found that the parallel resonance mode appears in 2 modes.

図1は、本発明の一実施態様の複合アンテナのシミュレーションの条件を表す図である。検討1、2での複合アンテナとの相違は、アンテナエレメントの一部をクランク状に屈曲させて、アンテナエレメントの間隔を、給電側の間隔G2と開放端側の間隔G1とで異ならせて、G2<G1とする点である。   FIG. 1 is a diagram showing the conditions for simulation of a composite antenna according to an embodiment of the present invention. The difference from the composite antenna in the examinations 1 and 2 is that a part of the antenna element is bent in a crank shape, and the interval between the antenna elements is made different between the interval G2 on the feeding side and the interval G1 on the open end side, The point is that G2 <G1.

シミュレーションによる検証条件を表6に、結果を表7、8に纏める。また、図2には条件9におけるVSWR周波数特性を示す。   The verification conditions by simulation are summarized in Table 6, and the results are summarized in Tables 7 and 8. FIG. 2 shows the VSWR frequency characteristics under condition 9.

Figure 2014075650
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Figure 2014075650
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Figure 2014075650
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表7に基本波モードにおける共振周波数と共振モードを示す。共振周波数はVSWR周波数特性が底値を示すピーク周波数とし、周波数帯域は共振周波数を含むVSWR≦3の帯域を示す。また表8には高次波モードにおける共振周波数と共振モードを示す。なお表8中のf3周波数帯域、f4周波数帯域も検討1と同じく、前記周波数帯に現れる劣化ピーク部を基準として2周波数帯に分けて示した。   Table 7 shows resonance frequencies and resonance modes in the fundamental wave mode. The resonance frequency is a peak frequency at which the VSWR frequency characteristic shows a bottom value, and the frequency band is a band of VSWR ≦ 3 including the resonance frequency. Table 8 shows resonance frequencies and resonance modes in the higher-order wave mode. Note that the f3 frequency band and f4 frequency band in Table 8 are also divided into two frequency bands based on the degradation peak portion appearing in the frequency band as in Study 1.

電磁界シミュレーションを用いた検討結果によれば、基本波モードにおいて、アンテナエレメントAの直列共振に基づく共振電流が誘起され難くなり、他方、アンテナエレメントAよりも短いアンテナエレメントBには直列共振に基づく共振電流が誘起される点が検討1,2と異なる。
共振周波数f1,f2は、アンテナエレメントA及びアンテナエレメントBの長さによって設定することが出来、相対的に長いアンテナエレメントAで直列共振モードでの共振が生じないことから、その長さによって容易に低周波側の並列共振モードの共振周波数f1を決定することが出来る。直列共振モードでの共振周波数を変更する場合には、共振電流が誘起されるアンテナエレメントBの長さを変えれば良い。
According to the examination result using the electromagnetic field simulation, the resonance current based on the series resonance of the antenna element A is hardly induced in the fundamental wave mode, while the antenna element B shorter than the antenna element A is based on the series resonance. The point where the resonance current is induced is different from those in the studies 1 and 2.
The resonance frequencies f1 and f2 can be set according to the lengths of the antenna element A and the antenna element B, and the resonance in the series resonance mode does not occur in the relatively long antenna element A. The resonance frequency f1 of the parallel resonance mode on the low frequency side can be determined. When changing the resonance frequency in the series resonance mode, the length of the antenna element B in which the resonance current is induced may be changed.

条件9と条件11とでは、アンテナエレメントの開放端側で近接して対向する部分が異なり、条件9であれば間隔G2=0.5mmで対向する長さは10mm、条件11であれば30mmとなっている。対向する長さが長ければ、並列共振のVSWR周波数特性の帯域が広がり、直列共振のVSWR周波数特性は狭くなった。また、並列共振の周波数帯域が広がりに比較し、直列共振の周波数帯域の狭まりが著しい傾向であった。
また条件9と条件10とでは、アンテナエレメントの間隔G2が異なる。間隔G2が狭くなると並列共振モードの共振周波数が低下し、またVSWR周波数帯域が狭帯域と成るが、他方、直列共振モードの共振周波数も低下するが、VSWR周波数帯域は広がった。
The condition 9 and the condition 11 are different from each other in the close facing portion on the open end side of the antenna element. In the condition 9, the facing length is 10 mm at the interval G2 = 0.5 mm, and in the condition 11, the distance is 30 mm. It has become. If the opposing length is long, the band of the VSWR frequency characteristic of the parallel resonance is widened, and the VSWR frequency characteristic of the series resonance is narrowed. In addition, the frequency band of the series resonance tends to be narrower than the frequency band of the parallel resonance is widened.
Further, the condition 9 and the condition 10 have different antenna element intervals G2. When the interval G2 is narrowed, the resonance frequency of the parallel resonance mode is lowered and the VSWR frequency band is narrow. On the other hand, the resonance frequency of the series resonance mode is also lowered, but the VSWR frequency band is widened.

本検討において得られた複合アンテナのVSWR周波数特性は、並列共振モードによるVSWR周波数特性が狭帯域となり、他方、直列共振モードによるVSWR周波数特性が広帯域となる関係にあるが、条件9の周波数帯域であれば、低周波側のLTE Band17帯を並列共振モードで、周波数帯が高周波側のGSM850/900帯を直列共振モードで十分に対応可能であった。   The VSWR frequency characteristic of the composite antenna obtained in this study has a relationship that the VSWR frequency characteristic by the parallel resonance mode is a narrow band, and the VSWR frequency characteristic by the series resonance mode is a wide band. If so, the LTE Band 17 band on the low frequency side can be sufficiently handled in the parallel resonance mode, and the GSM850 / 900 band on the high frequency side in the series resonance mode.

高次波モードにおいても基本波モードでの共振と同様に、アンテナエレメントCによる並列共振が低周波側に生じ、高周波側にはアンテナエレメントBによる直列共振が生じるが、アンテナエレメントの結合を部分的に異ならせ、開放端側で密結合させる場合には、エレメント間の間隔Gの多少や、近接対向させるエレメントの長さ等の条件によって、高次モードで生じる共振のモードが異なる場合があった。例えば、条件10においては基本波モードでの共振と異なり、アンテナエレメントAによる低周波側の直列共振(f3)と、前記直列共振よりも高周波側のアンテナエレメントCによる並列共振(f4)が生じた。また、アンテナエレメントAによる低周波側の直列共振(f3)と、前記直列共振よりも高周波側のアンテナエレメントBによる直列共振(f4)が生じる場合もあった。この様に、高次波モードの共振は様々であるものの、VSRW周波数帯域は300MHzを超えて比較的広帯域な共振が得られ、また、放射効率が著しく劣化してしまう様なことも無かった。   In the high-order wave mode, as in the resonance in the fundamental wave mode, parallel resonance by the antenna element C occurs on the low frequency side, and series resonance by the antenna element B occurs on the high frequency side. In the case of close coupling at the open end side, the mode of resonance occurring in the higher-order mode may differ depending on conditions such as the distance G between the elements and the length of the elements to be closely opposed to each other. . For example, in the condition 10, unlike the resonance in the fundamental wave mode, the low frequency side series resonance (f3) by the antenna element A and the parallel resonance (f4) by the antenna element C on the higher frequency side than the series resonance occurred. . In some cases, series resonance (f3) on the low frequency side by the antenna element A and series resonance (f4) by the antenna element B on the higher frequency side than the series resonance may occur. Thus, although the resonance of the higher-order wave mode is various, the VSRW frequency band exceeds 300 MHz and a relatively wide band resonance is obtained, and the radiation efficiency is not significantly deteriorated.

(検討4)
図3は本発明の他のアンテナのシミュレーションの条件を表す図である。図1で示したアンテナとの相違は、実長の長い方のアンテナエレメントを、相対的に実長が短いアンテナエレメントよりも、グランド面GNDに近づけて配置する点である。この様な条件に基づくシミュレーションによる検証条件を表9に、結果を表10に纏める。また、図4には条件11におけるV.S.W.R特性を示す。
(Examination 4)
FIG. 3 is a diagram showing conditions for another antenna simulation of the present invention. The difference from the antenna shown in FIG. 1 is that the antenna element having the longer actual length is arranged closer to the ground plane GND than the antenna element having a relatively shorter actual length. Table 9 shows the verification conditions by simulation based on such conditions, and Table 10 shows the results. In FIG. S. W. R characteristic is shown.

Figure 2014075650
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Figure 2014075650
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検討4の場合も検討3と同様に、基本波モードにおいて長さの短いアンテナエレメントに直列共振に基づく共振電流が誘起され、他方、相対的に高周波数側の直列共振が現れず、その結果、並列共振、直列共振の周波数順で共振が生じた。また検討4のVSWR周波数特性は、検討3の場合と比較して広帯域であり、条件12,13の共振モードでは、周波数帯が低周波側のLTE Band17帯を並列共振モードで、周波数帯が高周波側のGSM850/900帯を直列共振モードで対応することが十分に可能となる。また、高次波モードでの共振は、条件にもよるが、専ら基本波モードでの共振と同様に、アンテナエレメントCによる並列共振が低周波側に生じ、高周波側にはアンテナエレメントBによる直列共振が生じ、VSWR周波数帯域は400MHzを超えて広帯域であった。   In the case of Study 4, similarly to Study 3, a resonance current based on series resonance is induced in the antenna element having a short length in the fundamental wave mode, and on the other hand, no series resonance on the relatively high frequency side appears, and as a result, Resonance occurred in the frequency order of parallel resonance and series resonance. Further, the VSWR frequency characteristic of Study 4 is wider than that of Study 3, and in the resonance modes of Conditions 12 and 13, the LTE Band 17 band on the low frequency side is the parallel resonance mode and the frequency band is high frequency. The GSM850 / 900 band on the side can be sufficiently handled in the series resonance mode. Further, although the resonance in the higher-order wave mode depends on the conditions, parallel resonance by the antenna element C occurs on the low frequency side as in the resonance in the fundamental wave mode, and the series by the antenna element B occurs on the high frequency side. Resonance occurred and the VSWR frequency band was a wide band exceeding 400 MHz.

以下本発明に係る複合アンテナについて詳細に説明する。図5は複合アンテナの構成例を説明する為の図である。この複合アンテナ1はLTE Band17帯、GSM850/900帯、DCS帯、PCS帯、UMTS帯、LTE Band7帯に対応した携帯電話用の複合アンテナとして構成されている。LTE Band7帯のアップリンク/ダウンリンク周波数帯は2500MHz〜2690MHzである。   Hereinafter, the composite antenna according to the present invention will be described in detail. FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration example of a composite antenna. The composite antenna 1 is configured as a composite antenna for a mobile phone corresponding to the LTE Band 17 band, GSM 850/900 band, DCS band, PCS band, UMTS band, and LTE Band 7 band. The uplink / downlink frequency band of the LTE Band7 band is 2500 MHz to 2690 MHz.

この複合アンテナは、外形寸法が、幅Wa10mm、長さWb46.5mm、高さWc6.5mmであり、ポリカーボネート樹脂により支持されたリン青銅からなる厚み0.1mmの導体薄板で構成されている。図中、ポリカーボネート樹脂による構成部分の外形を破線で示し、かつ複合アンテナの実装状態が理解しやすい様に透過して示す。   This composite antenna has outer dimensions of a width Wa of 10 mm, a length of Wb of 46.5 mm, and a height of Wc of 6.5 mm, and is composed of a conductive thin plate having a thickness of 0.1 mm made of phosphor bronze supported by a polycarbonate resin. In the figure, the outline of the component part made of polycarbonate resin is shown by a broken line, and is shown in a transparent manner so that the mounting state of the composite antenna can be easily understood.

銅張両面導体基板(ガラスエポキシ基板)でなるプリント回路基板1に立設され、接続点(給電点)を介して3つのアンテナエレメントel1、el2、el3が給電回路と接続する。アンテナエレメントel1、el2、el3の一端は開放端となっている。プリント回路基板600は、複合アンテナ1と重なる部位にはグランドパターンは形成されていない。以下説明においてその構造を明確にするように、複合アンテナが実装されるプリント回路基板600を基準に、X軸、Y軸、Z軸を取る。   Standing on a printed circuit board 1 made of a copper-clad double-sided conductor board (glass epoxy board), the three antenna elements el1, el2, and el3 are connected to the feed circuit via connection points (feed points). One ends of the antenna elements el1, el2, and el3 are open ends. In the printed circuit board 600, a ground pattern is not formed in a portion overlapping the composite antenna 1. In order to clarify the structure in the following description, the X axis, the Y axis, and the Z axis are taken with reference to the printed circuit board 600 on which the composite antenna is mounted.

アンテナエレメントは単一の導体からなり屈曲して構成されている。プリント回路基板600からZ方向に立ち上がる要素501は、複合アンテナの第一長手側面に設けられ、一端側が給電回路と接続する給電点Sと接続する。立ち上がった側の端は、プリント回路基板600に対して水平部分となる複合アンテナの上面に位置し、Y軸方向に延びる要素502と繋がる。更に要素502は上面にあって屈曲し、X軸方向にプリント回路基板600のグランド面と平行に延びる要素503と繋がって、アンテナエレメントel3を構成する。   The antenna element consists of a single conductor and is bent. The element 501 rising from the printed circuit board 600 in the Z direction is provided on the first longitudinal side surface of the composite antenna, and one end side is connected to a feeding point S that is connected to the feeding circuit. The end on the rising side is located on the upper surface of the composite antenna which is a horizontal portion with respect to the printed circuit board 600 and is connected to the element 502 extending in the Y-axis direction. Further, the element 502 is bent on the upper surface, and is connected to an element 503 extending in parallel with the ground surface of the printed circuit board 600 in the X-axis direction to constitute an antenna element el3.

複合アンテナの上面にある要素502から、X軸方向であって前記要素503とは逆方向に延びる要素510が分岐する。前記要素510は複合アンテナの第一短手側面に至り、立ち下がってZ方向に延び要素531と繋がる。更に要素531は前記第一短手側面において下面近傍に至って屈曲し、Y軸方向であって給電点Sから遠ざかって、前記第一長手側面と対向する第二長手側面に向って延びる要素532と繋がる。前記要素532は、前記第二長手側面の下端であって、前記第一短手側面側から前記第一短手側面と対向する第二短手側面側に至る間にX方向に延びる要素533と繋がる。前記要素533の端部側は前記第二長手側面において屈曲し、立ち上がってZ方向に延びる要素534と繋がる。前記要素534は上面に至り、前記上面にてY方向であってグランド面に向って延びる要素535と繋がる。前記要素535は更に上面にあって屈曲し、X軸方向にプリント回路基板600のグランド面と平行に延びて給電点Sに近づく要素536と繋がって、アンテナエレメントel2を構成する。   An element 510 extending in the X-axis direction and in a direction opposite to the element 503 branches from the element 502 on the upper surface of the composite antenna. The element 510 reaches the first short side surface of the composite antenna, falls down, extends in the Z direction, and is connected to the element 531. Further, the element 531 is bent to the vicinity of the lower surface on the first short side surface, and extends in the Y-axis direction away from the feeding point S toward the second long side surface facing the first long side surface. Connected. The element 532 is a lower end of the second long side surface, and extends in the X direction from the first short side surface side to the second short side surface side facing the first short side surface; Connected. The end side of the element 533 is bent at the second longitudinal side surface and is connected to an element 534 that rises and extends in the Z direction. The element 534 reaches the upper surface, and is connected to the element 535 extending in the Y direction toward the ground surface on the upper surface. The element 535 is further bent on the upper surface, and extends in parallel with the ground surface of the printed circuit board 600 in the X-axis direction and is connected to the element 536 that approaches the feeding point S, thereby constituting the antenna element el2.

複合アンテナの上面にある要素510からY軸方向に第二長手側面に向って分岐する要素505は、前記第二長手側面において立ち下がってZ方向に延び要素521と繋がる。更に要素521は前記第二長手側面において要素533の近傍に至って屈曲し、前記第一短手側面側から第二短手側面側に至る間でアンテナエレメントel2を構成する前記要素533と平行に間隔をもってX方向に延びる要素522と繋がる。前記要素522の端部側は前記第二長手側面において屈曲し、立ち上がってZ方向に前記要素534と平行に間隔をもって近接し、立ち上がってZ方向に延びる要素523と繋がる。前記要素523は上面に至り、前記上面にてY方向であってグランド面に向って延びる要素524と繋がる。前記要素524は更に上面にあって屈曲し、X軸方向にプリント回路基板600のグランド面と平行に延びて給電点Sに近づく要素525と繋がって、アンテナエレメントel1を構成する。   An element 505 branched from the element 510 on the upper surface of the composite antenna in the Y-axis direction toward the second longitudinal side surface falls on the second longitudinal side surface, extends in the Z direction, and is connected to the element 521. Further, the element 521 is bent to reach the vicinity of the element 533 on the second long side surface, and is spaced in parallel with the element 533 constituting the antenna element el2 from the first short side surface side to the second short side surface side. Connected to the element 522 extending in the X direction. The end side of the element 522 is bent at the second longitudinal side surface, rises and approaches the element 534 in parallel with the element 534 in the Z direction, and is connected to the element 523 that rises and extends in the Z direction. The element 523 reaches the upper surface, and is connected to the element 524 extending in the Y direction toward the ground surface on the upper surface. The element 524 is further bent on the upper surface, is bent, and extends in parallel with the ground surface of the printed circuit board 600 in the X-axis direction and is connected to the element 525 that approaches the feeding point S, thereby constituting the antenna element el1.

複合アンテナの上面にある要素510からY軸方向に第一長手側面に向って分岐する要素506は、前記第一長手側面において立ち下がってZ方向に延び、プリント回路基板600のグランドパターンGNDと接続する要素540と繋がる。この様な構成によって、逆Fアンテナ構造、逆Lアンテナ構造のアンテナを複合した。   An element 506 branched from the element 510 on the upper surface of the composite antenna in the Y-axis direction toward the first longitudinal side surface falls on the first longitudinal side surface and extends in the Z direction, and is connected to the ground pattern GND of the printed circuit board 600. It connects with the element 540 to do. With such a configuration, an antenna having an inverted F antenna structure and an inverted L antenna structure is combined.

各アンテナエレメントel1、el2は同じ方向に伸び、複数箇所で折り曲げられた後、端部は給電点側に向う。その長さは、アンテナエレメントel1が77.5mm、アンテナエレメントel2が81.5mmである。アンテナエレメントel1を構成する要素524,525はアンテナエレメントel2を構成する要素535,536と平行に間隔をもって近接し、もって、アンテナエレメントel1とアンテナエレメントel2は、第二長手側面と上面で近接して電界結合し、給電点側のアンテナエレメントel1の要素521、522とアンテナエレメントel2の要素531、532,533とは異なる側面に遠ざけて設けられており、当該部位での電界結合が弱められている。本実施例においてはアンテナエレメントが近接する開放端部側の間隔を0.5mmとし、他の部位では1.5mm以上の間隔とした。   Each antenna element el1, el2 extends in the same direction, and after being bent at a plurality of locations, the end portion faces the feeding point side. The lengths of the antenna element el1 are 77.5 mm, and the antenna element el2 is 81.5 mm. The elements 524 and 525 constituting the antenna element el1 are close to each other in parallel with the elements 535 and 536 constituting the antenna element el2, so that the antenna element el1 and the antenna element el2 are close to each other on the second long side surface and the top surface. The elements 521 and 522 of the antenna element el1 on the feeding point side and the elements 531, 532 and 533 of the antenna element el2 are provided away from the side surfaces different from each other, and the electric field coupling at the part is weakened. . In this example, the distance on the open end side close to the antenna element was 0.5 mm, and the distance was 1.5 mm or more in other parts.

アンテナエレメントel3は、アンテナエレメントel1とアンテナエレメントel2の開放端部側に向かって延長して形成される。その長さを30.5mmである。その開放端部はアンテナエレメントel1に3方囲まれた領域にあり、隣り合うアンテナエレメントel1の干渉を減じるように1.9mm以上の間隔をもって対向している。   The antenna element el3 is formed extending toward the open end side of the antenna element el1 and the antenna element el2. Its length is 30.5 mm. The open end portion is in a region surrounded by the antenna element el1 in three directions, and is opposed to the adjacent antenna element el1 with an interval of 1.9 mm or more so as to reduce interference.

得られた複合アンテナについて電流分布を確認したところ、基本波モードの共振として、アンテナエレメントel1とアンテナエレメントel2の並列共振による第1共振がLTE Band17帯に、アンテナエレメントel1の直列共振による第2共振がGSM850/900帯に、アンテナエレメントel3の直列共振による第3共振がLTE Band7帯に有り、高次波モードの共振として、アンテナエレメントel1とアンテナエレメントel2の並列共振による第4共振をDCS/PCS帯に、アンテナエレメントel1の直列共振による第5共振をUMTS帯に得た。   As a result of confirming the current distribution of the obtained composite antenna, as the resonance of the fundamental mode, the first resonance due to the parallel resonance of the antenna element el1 and the antenna element el2 is in the LTE Band17 band, and the second resonance due to the series resonance of the antenna element el1. Is in the GSM850 / 900 band, the third resonance due to the series resonance of the antenna element el3 is in the LTE Band7 band, and the fourth resonance due to the parallel resonance of the antenna element el1 and the antenna element el2 is performed as DCS / PCS as the higher-order mode resonance. In the band, the fifth resonance due to the series resonance of the antenna element el1 was obtained in the UMTS band.

複合アンテナを50オームの同軸ケーブルを介してネットワークアナライザに接続し、VSWR特性を測定した。図6に600MHz〜2.200MHzにおけるVSWR周波数特性を示す。本発明の複合アンテナによれば、各共振が各送受信系の帯域内において発現し、かつVSWR値が3以下である周波数帯域は、各送受信系の帯域をカバーするのが分かる。   The composite antenna was connected to a network analyzer via a 50 ohm coaxial cable, and the VSWR characteristics were measured. FIG. 6 shows the VSWR frequency characteristics at 600 MHz to 2.200 MHz. According to the composite antenna of the present invention, it can be seen that the frequency band in which each resonance appears in the band of each transmission / reception system and the VSWR value is 3 or less covers the band of each transmission / reception system.

1 複合アンテナ
501,502,503,504,504,506,521,522,523,524,525,531,532,533,534,535,536,540 要素
203 給電回路
300、600 基板、プリント回路基板
el1、el2、el3 アンテナエレメント
S 給電点

1 Composite antenna 501,502,503,504,504,506,521,522,523,524,525,531,532,533,534,535,536,540 Element 203 Feed circuit 300, 600 Board, printed circuit board el1, el2, el3 Antenna element S Feeding point

Claims (7)

長さが異なる線状のアンテナエレメントを備え、基本波モードの共振として、一つの直列共振モードと一つの並列共振モードで利用可能な複合アンテナであって、
電界結合する第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントを有し、各アンテナエレメントは、その始端側が共通の給電点と接続し終端側が互いに開放されており、始端側から終端側に向って間隔をもって並んで延長し、
直列共振モードで動作しない一方のアンテナエレメントを並列共振モードの共振周波数調整手段としたことを特徴とする複合アンテナ。
A composite antenna having linear antenna elements of different lengths and usable in one series resonance mode and one parallel resonance mode as a fundamental mode resonance,
Each antenna element has a first antenna element and a second antenna element that are coupled to each other, and each antenna element is connected to a common feeding point on the start end side and is open to the end side, and is arranged at intervals from the start end side to the end side. And extend
A composite antenna, wherein one antenna element that does not operate in a series resonance mode is used as a resonance frequency adjusting means in a parallel resonance mode.
請求項1に記載の複合アンテナであって、
対をなす第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントの終端側にエレメント間隔が狭められた対向部を設けたことを特徴とする複合アンテナ。
The composite antenna according to claim 1,
A composite antenna comprising a pair of a first antenna element and a second antenna element, each having a facing portion with a narrower element spacing on the terminal side.
請求項2に記載の複合アンテナであって、
並列共振モードの共振周波数が、直列共振モードの共振周波数よりも低いことを特徴とする複合アンテナ。
The composite antenna according to claim 2,
A composite antenna, wherein a resonance frequency of a parallel resonance mode is lower than a resonance frequency of a series resonance mode.
請求項2又は3に記載の複合アンテナであって、
対をなす第1アンテナエレメントと第2アンテナエレメントの内の、相対的に短い方のアンテナエレメントが直列共振モードで動作し、それを直列共振モードの共振周波数調整手段としたことを特徴とする複合アンテナ。
The composite antenna according to claim 2 or 3,
A composite antenna characterized in that a relatively short antenna element of the paired first antenna element and second antenna element operates in a series resonance mode and is used as a resonance frequency adjustment means in the series resonance mode. antenna.
一端側が給電点に接続され他端側が開放端の第1アンテナエレメントと、前記第1アンテナエレメントと所定の間隔をもって近接して対向配置され、一端側が前記給電点に接続され他端側が開放端であって、長さが前記第1アンテナエレメントよりも長い第2アンテナエレメントとを備えた複合アンテナであって、
前記第1アンテナエレメントに流れる共振電流による直列共振モードと、前記第1アンテナエレメントと前記第2アンテナエレメントに流れる共振電流による並列共振モードで動作するが、前記第2アンテナエレメントは直列共振モードで動作せず、
前記直列共振モードによる第1共振の周波数は前記並列共振モードによる第2共振の周波数よりも高周波であることを特徴とする複合アンテナ。
A first antenna element having one end connected to the feeding point and the other end opened to the first antenna element close to and spaced from the first antenna element with a predetermined distance, one end connected to the feeding point, and the other end is an open end. A composite antenna comprising a second antenna element having a length longer than that of the first antenna element,
It operates in a series resonance mode by a resonance current flowing through the first antenna element and a parallel resonance mode by a resonance current flowing through the first antenna element and the second antenna element, but the second antenna element operates in a series resonance mode. Without
The composite antenna according to claim 1, wherein the frequency of the first resonance in the series resonance mode is higher than the frequency of the second resonance in the parallel resonance mode.
請求子1乃至5のいずれかに記載の複合アンテナであって、
前記アンテナエレメントの開放端側が給電点側に向って折り返されたことを特徴とする複合アンテナ。
A composite antenna according to any one of claims 1 to 5,
A composite antenna, wherein an open end side of the antenna element is folded back toward a feeding point side.
請求項1乃至6のいずれかに記載の複合アンテナであって、
対をなす第1アンテナエレメント及び第2アンテナエレメントよりも長さが短く、一端側が前記給電点に接続され他端側が開放端の第3アンテナエレメントを備え、その共振周波数は前記直列共振モードの共振周波数の2倍よりも高い周波数であることを特徴とする複合アンテナ。


The composite antenna according to any one of claims 1 to 6,
A third antenna element having a shorter length than the paired first and second antenna elements, having one end connected to the feeding point and the other end open, and having a resonance frequency of resonance in the series resonance mode A composite antenna having a frequency higher than twice the frequency.


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