JP4599102B2 - 平面アンテナ - Google Patents
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Description
ボウタイ形状の素子アンテナがある(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1の素子アンテナにあっては、動作周波数の最低周波数である第1の周波数と、第1の周波数より概ね3倍高い第2の周波数の2つの共振周波数を持っている。そして、これら周波数の波長とアンテナの板状導体の寸法との関連が定義されている。
ボウタイ型で台形状の素子を形成したマルチバンドアンテナ装置がある(例えば、特許文献2参照。)。この特許文献2のマルチバンドアンテナ装置にあっては、ホット側素子の中間にスリットを設けて、第1のアンテナ素子と第2のアンテナ素子に分けている。そして、第1のアンテナ素子と第2のアンテナ素子とを合わせた寸法L11を、低域側の携帯電話用の880MHz帯の1/4波長に合わせている。この880MHz帯は、VSWR(電圧定在波比)2.0以下の範囲が790MHz以下から930MHz程度に至るまで広帯域を得ている。
また、第2のアンテナ素子の寸法L12を、高域側のGPS用の1.6GHz帯の1/4波長に合わせている。この1.6GHz帯は、VSWR2.0以下の範囲が1.5GHz以下から2.1GHz以上に至るまで広帯域を得ている。
従来の背景技術2に開示されたマルチバンドアンテナ装置は、低域側の共振周波数と高域側の共振周波数それぞれを単独に広帯域にできるが、低域側の共振周波数から高域側の共振周波数までにわたる領域では、VSWR(電圧定在波比)が所定値以上となって、その間のアンテナ効率が悪い。従って、低域側の共振周波数から高域側の共振周波数までにわたる全領域の広帯域化はできないという問題点がある。
図1は、実施例1のダイポールタイプの平面アンテナの構成を説明する図である。アンテナ100は、台形平面状の第1放射素子1、台形平面状の第2放射素子2、給電点3から構成される。第1放射素子1は、台形の平行な辺の短辺11と長辺12、両側辺13の台形状の平面である。短辺11の寸法をB、短辺11と両側辺13を合わせた寸法をAとする。第2放射素子2は、第1放射素子1と同じ形状であり、台形の平行な辺の短辺21と長辺22、両側辺23の台形状の平面である。短辺21の寸法をB、短辺21と両側辺23を合わせた寸法をAとする。両側辺13と短辺11の外角は、任意の値である。両側辺23と短辺21の外角も、任意の値である。
第1放射素子1と第2放射素子2は短辺同士がギャップ寸法Gだけ離れて平行に対向する。給電点3は、短辺11の中央部分と短辺21の中央部分に接続されて給電する。
なお、VSWR=3以下であることは、インピーダンスが50Ω近辺の低い値であることと同義であり、マッチング回路をなくすことができる。
サンプル1〜9について、アンテナ寸法であるギャップ寸法G、寸法A、短辺寸法Bを示す。また、シミュレーションデータである第1共振周波数f1および波長λ1、f1〜f2間領域が広帯域であるかどうかを示す。また、計算結果として、ギャップ寸法Gと短辺寸法Bの比を計算したG/B、短辺寸法Bと第1共振周波数の波長λ1との比を計算したB/λ1を示す。
f1〜f2間全領域にわたる広帯域になるのは、サンプル3、4、7、8、9であり、このサンプルの計算結果G/B、B/λ1の欄を点線で囲んで表示している。この点線で囲んだサンプル3、4、7、8、9のG/Bの値は、それぞれ0.1、0.07、0.1、0.08、0.07であり、略0.1以下である。また、この点線で囲んだサンプル3、4、7、8、9のB/λ1の値は、それぞれ0.15、0.16、0.1、0.12、0.16であり、略0.1以上である。
従って、ギャップ寸法Gを短辺寸法Bの略0.1倍以下にすることにより、f1〜f2間全領域にわたる広帯域を得ることができる。また、短辺寸法Bを第1共振周波数の波長λ1の略0.1倍以上にすることにより、f1〜f2間全領域にわたる広帯域を得ることができる。
サンプル1〜9について、アンテナ寸法であるギャップ寸法G、寸法A、短辺寸法Bを示す。また、シミュレーションデータである第1共振周波数f1および波長λ1、第2共振周波数f2および波長λ2を示す。また、計算結果として、寸法Aと第1共振周波数の波長λ1との比を計算したA/λ1、寸法Aと第2共振周波数の波長λ2との比を計算したA/λ2、短辺寸法Bと第2共振周波数の波長λ2との比を計算したB/λ2を示す。図3で説明したように、f1〜f2間全領域にわたる広帯域が得られたサンプル3、4、7、8、9の計算結果A/λ1、A/λ2、B/λ2の欄を点線で囲んで表示する。
いずれの周波数においても、放射パターンが均一であり、特定の角度でヌル状態が発生することはない。つまり、広帯域において、均一な放射パターンが得られることがわかる。
図7は、実施例2のダイポールタイプの平面アンテナの構成を説明する図である。アンテナ200は、実施例1のアンテナ100の両側辺と短辺の外角を90度にした、つまり、長方形平面の放射素子としたものであり、長方形平面状の第1放射素子4、長方形平面状の第2放射素子4、給電点6から構成される。第1放射素子4は、給電点6側の辺41と給電点6と反対側の辺42、両側辺43の長方形状の平面である。辺41の寸法をB、辺41と両側辺43を合わせた寸法をAとする。第2放射素子5は、第1放射素子4と同じ形状であり、給電点6側の辺51と給電点6と反対側の辺52、両側辺53の長方形状の平面である。辺51の寸法をB、辺51と両側辺53を合わせた寸法をAとする。
第1放射素子4と第2放射素子5は短辺同士がギャップ寸法Gだけ離れて平行に対向する。給電点6は、辺41の中央部分と辺51の中央部分に接続されて給電する。
長方形のアンテナ200の寸法A=50mm、上辺寸法B=15mm、ギャップ寸法G=1mmの場合についてシミュレーションしたものをサンプルNo.10として記載する。これと合わせて、実施例1の台形のアンテナ100の寸法A=50mm、短辺寸法B=15mm、ギャップ寸法G=1mmの場合についてシミュレーションしたサンプルNo.4を記載する。
サンプルNo.10(長方形)とサンプルNo.4(台形)は、略同じシミュレーション結果となる。
G/B=0.07(サンプル10)は、0.07(サンプル4)と同じであり、実施例1の、ギャップ寸法Gを短辺寸法B(上辺寸法B)の略0.1倍以下にすることによりf1〜f2間全領域にわたる広帯域を得る条件の中に入っている。また、B/λ1=0.16(サンプル10)は、0.16(サンプル4)と同じであり、実施例1の、短辺寸法B(上辺寸法B)を第1共振周波数の波長λ1の略0.1倍以上にすることによりf1〜f2間全領域にわたる広帯域を得る条件の中に入っている。また、A/λ1=0.62(サンプル10)は、0.55(サンプル4)と略同じであり、実施例1の、寸法Aは第1共振周波数の波長λ1の略半分(半波長)、または略0.4〜0.6倍の条件に合っている。また、B/λ2=0.38(サンプル10)は、0.38(サンプル4)と同じであり、実施例1の、寸法Bは第2共振周波数の波長λ2の0.30〜0.38倍の条件の中に入っている。
図9は、実施例3のモノポールタイプの平面アンテナの構成を説明する図である。アンテナ300は、台形平面状の第1放射素子1、給電点3、平面グランド7から構成される。第1放射素子1は、実施例1のダイポールアンテナと同様、台形の平行な辺の短辺11と長辺12、両側辺13の台形状の平面である。短辺11の寸法をB、短辺11と両側辺13を合わせた寸法をAとする。平面グランド7は、所定の面積を有する地板である。
第1放射素子1の短辺11と平面グランド7の一辺はギャップ寸法Gだけ離れて平行に対向する。給電点3は、短辺11の中央部分と平面グランド4の一辺に接続されて給電する。
アンテナ300の寸法A=50mm、短辺寸法B=15mm、ギャップ寸法G=0.5mmの場合についてシミュレーションしたものである(サンプルNo.11)。
図10(a)に示すように、低域側の第1共振周波数f1=3.3GHz(λ1=91mm)、高域側の第2共振周波数f2=7.6GHz(λ2=39mm)が発生する。f1〜f2間全領域にわたってVSWR=3以下で広帯域であり、○印を付す。
これは、実施例1の、ギャップ寸法Gを短辺寸法Bの略0.1倍以下にすることによりf1〜f2間全領域にわたる広帯域を得る条件の中に入っている。また、実施例1の、短辺寸法Bを第1共振周波数の波長λ1の略0.1倍以上にすることによりf1〜f2間全領域にわたる広帯域を得る条件の中に入っている。また、実施例1の、寸法Aは第1共振周波数の波長λ1の略半分(半波長)、または略0.4〜0.6倍の条件の中に入っている。また、実施例1の、寸法Bは第2共振周波数の波長λ2の0.30〜0.38倍の条件の中に入っている。
2 第2放射素子
3 給電点
4 第1放射素子
5 第2放射素子
6 給電点
7 平面グランド
11 短辺
12 長辺
13 側辺
21 短辺
22 長辺
23 側辺
41、42 辺
43 側辺
51、52 辺
53 側辺
100、200、300 アンテナ
Claims (9)
- 給電点と四辺形平面状の第1放射素子と四辺形平面状の第2放射素子とを有し、低域側の第1の共振周波数と高域側の第2の共振周波数によって広帯域を構成するダイポールタイプの平面アンテナであって、
前記第1放射素子の四辺形の第1の一辺と、当該第1の一辺と略等しい長さを有する前記第2放射素子の四辺形の第2の一辺とを平行な間隔で対向させ、当該第1の一辺の中央部に給電点を設け、
前記平行間隔を前記第1の一辺の長さの略10分の1以下とし、
前記第1の一辺と当該第1の一辺に接する両側辺を合わせた長さが、前記第2の一辺と当該第2の一辺に接する両側辺を合わせた長さに略等しく、前記第1の共振周波数の略2分の1波長とする
ことを特徴とする平面アンテナ。 - 給電点と四辺形平面状の第1放射素子と四辺形平面状の第2放射素子とを有し、低域側の第1の共振周波数と高域側の第2の共振周波数によって広帯域を構成するダイポールタイプの平面アンテナであって、
前記第1放射素子の四辺形の第1の一辺と、当該第1の一辺と略等しい長さを有する前記第2放射素子の四辺形の第2の一辺とを平行な間隔で対向させ、当該第1の一辺の中央部に給電点を設け、
前記平行間隔を前記第1の一辺の長さの略10分の1以下とし、
前記第1の一辺と当該第1の一辺に接する両側辺を合わせた長さが、前記第2の一辺と当該第2の一辺に接する両側辺を合わせた長さに略等しく、前記第1の共振周波数の略2分の1波長とし、
前記第1の一辺の長さが前記第1の共振周波数の波長の略10分の1以上である
ことを特徴とする平面アンテナ。 - 給電点と四辺形平面状の第1放射素子と四辺形平面状の地板とを有し、低域側の第1の共振周波数と高域側の第2の共振周波数によって広帯域を構成するモノポールタイプの平面アンテナであって、
前記第1放射素子の四辺形の第1の一辺と前記地板の対向辺を平行な間隔で対向させ、当該第1の一辺の中央部に給電点を設け、
前記平行間隔を前記第1の一辺の長さの略10分の1以下とし、
前記第1の一辺と当該第1の一辺に接する両側辺を合わせた長さが前記第1の共振周波数の略2分の1波長とし、
前記第1の一辺の長さが前記第1の共振周波数の波長の略10分の1以上である
ことを特徴とする平面アンテナ。 - 前記第1放射素子の四辺形は台形の形状で、前記第1の一辺は当該台形の短辺であり、
前記第2放射素子の四辺形は台形の形状で、前記第2の一辺は当該台形の短辺である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の平面アンテナ。 - 前記第1放射素子の四辺形は台形の形状で、前記第1の一辺は当該台形の短辺である
ことを特徴とする請求項3に記載の平面アンテナ。 - 前記第1放射素子の四辺形は長方形の形状で、前記第1の一辺は当該長方形の一辺であり、
前記第2放射素子の四辺形は長方形の形状で、前記第2の一辺は当該長方形の一辺である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の平面アンテナ。 - 前記第1放射素子の四辺形は長方形の形状で、前記第1の一辺は当該長方形の一辺である
ことを特徴とする請求項3に記載の平面アンテナ。 - 前記第1の一辺と当該第1の一辺に接する両側辺を合わせた長さは、前記第1の共振周波数の波長の略0.4乃至0.6倍であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の平面アンテナ。
- 前記第1の一辺の長さは、前記第2の共振周波数の波長の略0.3乃至0.4倍であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の平面アンテナ。
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