KR20020019616A - Impedance matching circuit and antenna device - Google Patents
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Abstract
주파수(f2)에서 임피던스의 정합을 행하는 제 1 정합 회로(8-1)와 소정의 전기장을 갖는 전송 선로(6b)와 이 전송 선로(6b)에 접속된 오픈 스터브(14) 및 쇼트 스터브(15)로 구성되어, 주파수(f1)에서 임피던스의 정합을 행하는 제 2 정합 회로(8-2)를 구비하고, 오픈 스터브(14)에 특성 임피던스가 다르도록 임피던스의 불연속부(17)를 마련하고, 주파수(f2)에서 오픈 스터브(14) 및 쇼트 스터브(15)의 서셉턴스 값의 합이 0이고, 주파수(f1)에서 오픈 스터브(14) 및 쇼트 스터브(15)의 스터브의 서셉턴스 값의 합이 소정의 값이 되도록, 오픈 스터브(14) 및 쇼트 스터브(15)의 전기장을 설정한 임피던스 정합 회로.First matching circuit 8-1 for matching impedance at frequency f2, transmission line 6b having a predetermined electric field, and open stub 14 and short stub 15 connected to transmission line 6b. And a second matching circuit 8-2 for matching impedance at the frequency f1, and providing the discontinuous portion 17 of the impedance so that the characteristic impedance is different in the open stub 14, The sum of the susceptance values of the open stub 14 and the short stub 15 is zero at frequency f2, and the sum of the susceptance values of the stub of the open stub 14 and short stub 15 at frequency f1. The impedance matching circuit which set the electric field of the open stub 14 and the short stub 15 so that it may become this predetermined value.
Description
도 1은 예를 들면 일본 공개 특허 공보, 특개평 9-307331호에 개시된 종래의 임피던스 정합 회로를 포함하는 안테나 장치를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시하는 안테나 장치의 회로도, 도 3은 이 안테나 장치에서 사용되는 안테나(1)의 확대도이다. 도 1 내지 도 3에 있어서, 1은 예를 들면 도 3에 도시하는 바와 같은 칩 안테나 등에 의한 안테나, 2는 안테나(1)의 입력단자, 1-2는 안테나(1)의 방사도체, 12-2는 방사도체(1-2)의 외부를 덮는 세라믹 블록이다.1 is a perspective view showing an antenna device including a conventional impedance matching circuit disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-307331, and FIG. 2 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. Is an enlarged view of the antenna 1 used in this antenna device. In Figs. 1 to 3, 1 is an antenna by a chip antenna or the like as shown in Fig. 3, 2 is an input terminal of the antenna 1, 1-2 is a radiating conductor of the antenna 1, 12-. 2 is a ceramic block covering the outside of the radiating conductor 1-2.
3a는 용량 가변의 커퍼시턴스 소자, 3b는 용량 고정의 커퍼시턴스 소자, 4a는 인덕턴스 소자이고, 7은 그것들에 의해서 형성되는 임피던스 정합 회로이다. 또, 용량 가변의 커퍼시턴스 소자(3a)로서는 버랙터(varactor) 다이오드 등의 액티브 소자가 사용되고 있다.3a is a capacitance variable capacitance element, 3b is a capacitance fixed capacitance element, 4a is an inductance element, and 7 is an impedance matching circuit formed by them. As the capacitance-variable capacitance element 3a, an active element such as a varactor diode is used.
9는 안테나 장치의 입력단자, 10은 입력단자(9)에 접속된 전원 회로 또는 RF회로 등에 의한 외부 회로이다. 12는 안테나(1) 및 임피던스 정합 회로(7)가 탑재되는 유전체 기판, 13a, 13b, 13c는 유전체 기판(12)의 표면 및 이면에 형성된 지도체(地導體)이다.9 denotes an input terminal of the antenna device, and 10 denotes an external circuit by a power supply circuit or an RF circuit connected to the input terminal 9. 12 is a dielectric substrate on which the antenna 1 and the impedance matching circuit 7 are mounted, and 13a, 13b, and 13c are conductors formed on the front and rear surfaces of the dielectric substrate 12.
또한, 도 4는 도 3에 도시하는 안테나(1)의 등가 회로이다. 도 4에 있어서, 2는 안테나(1)의 입력단자, 3c는 커퍼시턴스 소자, 4-2는 저항 소자, 4b는 인덕턴스 소자를 도시한다. 즉, 안테나(1)는 직렬로 접속된 커퍼시턴스 소자(3c), 저항 소자(4-2), 인덕턴스 소자(4b)에 의한 직렬 공진 회로적인 동작을 갖는 단공진 안테나이다.4 is an equivalent circuit of the antenna 1 shown in FIG. In Fig. 4, 2 shows an input terminal of the antenna 1, 3c shows a capacitance element, 4-2 shows a resistance element, and 4b shows an inductance element. That is, the antenna 1 is a single resonance antenna having a series resonance circuit operation by the capacitance element 3c, the resistance element 4-2, and the inductance element 4b connected in series.
다음에 동작에 대해서 설명한다.Next, the operation will be described.
예를 들면, 주파수(f1)에 있어서, 안테나(1)가 입력단자(2)에 있어서의 입력 임피던스로서, R1+jX1(R1, X1 모두 양)이 되는 값을 갖고 있는 것으로 한다. 이 때, 도 2에 도시하는 임피던스 정합 회로(7)에서는 우선, 커퍼시턴스 소자(3a)를 구성하는 버랙터 다이오드 등에 인가하는 바이어스 전압을 변화시킴으로써, 커퍼시턴스 소자(3a)의 용량치를 조정하여, 리액턴스 성분(X1)이 0이 되도록 한다.For example, it is assumed that at the frequency f1, the antenna 1 has a value of R1 + jX1 (both R1 and X1 are both) as the input impedance of the input terminal 2. At this time, in the impedance matching circuit 7 shown in FIG. 2, first, the capacitance value of the capacitance element 3a is adjusted by changing the bias voltage applied to the varactor diode constituting the capacitance element 3a. Thus, the reactance component (X1) is set to zero.
그리고, 직렬 배치된 인덕턴스 소자(4a)의 값과 병렬 배치된 커퍼시턴스 소자(3b)의 값이 적당한 조합에 의해 얻어지는 임피던스 변성 기능을 이용하여, 입력 임피던스의 저항분(R1)을 외부 회로(10)의 특성 임피던스와 일치시킨다. 이것에 의해, 주파수(f1)에 있어서는 반사파의 발생을 저감할 수 있고, 외부 회로(10)로부터 효율 좋게 안테나(1)를 동작시키는 것이 가능해진다.Then, the resistance portion R1 of the input impedance is converted into an external circuit using an impedance modification function obtained by an appropriate combination of the values of the inductance elements 4a arranged in series and the values of the capacitance elements 3b arranged in parallel. Match the characteristic impedance of 10). This makes it possible to reduce the generation of the reflected wave at the frequency f1 and to operate the antenna 1 efficiently from the external circuit 10.
또한, 주파수(f1)와는 다른 주파수(f2)에 있어서, 안테나(1)가 입력단자(2)에 있어서의 입력 임피던스로서, R2+jX2(R2, X2 모두 양)가 되는 값을 갖고, 그 저항 성분(R2)의 값이 R1의 값과 큰 차가 없는 경우에는 커퍼시턴스 소자(3a)에 인가하는 바이어스 전압을 변화시켜 용량치를 적당한 값으로 바꿈으로써, 주파수(f1)의 경우와 마찬가지로, 그 입력 임피던스를 외부 회로(10)의 특성 임피던스에 거의 일치시킬 수 있다. 이와 같이 하여, 도 1에 도시하는 안테나 장치는 복수의 주파수에 있어서 안테나(1)를 효율 좋게 동작시킬 수 있다.Also, at a frequency f2 different from the frequency f1, the antenna 1 has a value of R2 + jX2 (both R2 and X2) as the input impedance of the input terminal 2, and the resistance thereof. When the value of the component R2 is not largely different from the value of R1, the bias voltage applied to the capacitance element 3a is changed and the capacitance value is changed to an appropriate value, so that the input thereof is similar to that of the frequency f1. The impedance can almost match the characteristic impedance of the external circuit 10. In this way, the antenna device shown in FIG. 1 can operate the antenna 1 efficiently at a plurality of frequencies.
종래의 안테나 장치는 이상과 같이 구성되어 있기 때문에 복수의 주파수로써 임피던스 정합을 행하기 위해서는 커퍼시턴스 소자(3a)의 용량을 가변으로 하여, 이 용량치를 적당한 값으로 조정하도록 하고 있다. 이 용량치의 조정은 버랙터 다이오드 등의 액티브 소자를 사용한 경우에는 바이어스 회로를 설치하여 버랙터 다이오드 등에 인가하는 바이어스 전압을 조정함으로써 행하여진다.Since the conventional antenna device is configured as described above, in order to perform impedance matching at a plurality of frequencies, the capacitance of the capacitance element 3a is made variable and the capacitance is adjusted to an appropriate value. This capacitance value is adjusted by providing a bias circuit and adjusting a bias voltage applied to the varactor diode or the like in the case of using an active element such as a varactor diode.
이 때문에 바이어스 회로 외에 제어 회로를 설치할 필요가 있어, 회로의 구성이 복잡해진다. 이 회로 구성의 복잡화, 부품 점수의 증가는 제조 비용 상승의 요인이 되는 동시에, 소비전력도 많아진다는 과제가 있었다. 또, 이 과제는 휴대전화기 등의 휴대 가능형의 무선 단말에서는 특히 중요하다.For this reason, it is necessary to provide a control circuit other than a bias circuit, and a circuit structure becomes complicated. The complexity of this circuit configuration and the increase in the number of parts contribute to the increase in manufacturing cost and the problem of increasing the power consumption. This problem is particularly important for portable wireless terminals such as mobile phones.
또한, 종래의 임피던스 정합 회로(7)에서는 특정한 입력 임피던스 특성을 갖는 안테나(1)에 대해서만 임피던스 정합이 가능하기 때문에, 적용 범위가 좁다는 과제가 있었다.In addition, in the conventional impedance matching circuit 7, since the impedance matching is possible only for the antenna 1 having a specific input impedance characteristic, there is a problem that the application range is narrow.
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 여러가지 타입의 단공진형의 안테나를 2개의 주파수 대역, 또는 이 2개의 주파수 대역사이의 대역을 포함한 넓은 범위의 주파수 대역에 있어서, 효율 좋게 동작시키는 임피던스 정합 회로 및 안테나 장치를 간이한 회로 구성으로 저비용으로 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and various types of single resonance antennas are operated efficiently in a wide range of frequency bands including two frequency bands or a band between these two frequency bands. It is an object of the present invention to provide an impedance matching circuit and an antenna device for low cost with a simple circuit configuration.
또, 이 명세서에서 언급하고 있는 "단공진형 안테나"는 광범위한 형식의 안테나의 총칭으로서 사용하고 있고, 특정한 안테나에 한정하는 것은 아니다.In addition, the "single resonance antenna" referred to in this specification is used as a generic term for a wide range of antennas, and is not limited to a specific antenna.
본 발명은 주로 VHF 대역, UHF 대역, 마이크로파 대역, 밀리파 대역용의 안테나 장치에 적용되는 임피던스 정합 회로, 및 상기 임피던스 정합 회로를 적용한 안테나 장치에 관한 것이다.The present invention mainly relates to an impedance matching circuit applied to an antenna device for the VHF band, the UHF band, the microwave band, and the millimeter wave band, and an antenna device to which the impedance matching circuit is applied.
도 1은 종래의 임피던스 정합 회로를 포함하는 안테나 장치를 도시하는 사시도.1 is a perspective view showing an antenna device including a conventional impedance matching circuit.
도 2는 도 1에 도시하는 안테나 장치의 회로도.FIG. 2 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. 1. FIG.
도 3은 도 1에 도시하는 안테나 장치에서 사용되는 안테나의 확대도.3 is an enlarged view of an antenna used in the antenna device shown in FIG. 1;
도 4는 도 3에 도시하는 안테나의 등가 회로.4 is an equivalent circuit of the antenna shown in FIG.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도.Fig. 5 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 1 of the present invention.
도 6은 도 5에 도시하는 안테나 장치의 상면도.FIG. 6 is a top view of the antenna device shown in FIG. 5. FIG.
도 7은 도 5에 도시하는 안테나 장치의 회로도.FIG. 7 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. 5. FIG.
도 8은 도 7의 회로도에 도시하는 절점(A; node)에서 안테나측을 보았을 때의 안테나의 입력 임피던스 특성을 도시하는 스미스 도표.FIG. 8 is a Smith diagram showing input impedance characteristics of the antenna when the antenna side is seen from the node A shown in the circuit diagram of FIG.
도 9는 도 7의 회로도에 도시하는 절점(B)에서 안테나측을 보았을 때의 특성을 도시하는 스미스 도표.FIG. 9 is a Smith diagram showing characteristics when the antenna side is seen from the node B shown in the circuit diagram of FIG.
도 10은 도 7의 회로도에 도시하는 절점(C)에서 안테나측을 보았을 때의 특성을 도시하는 스미스 도표.FIG. 10 is a Smith diagram showing characteristics when the antenna side is seen from the node C shown in the circuit diagram of FIG.
도 11은 도 7의 회로도에 도시하는 절점(D)에서 안테나측을 보았을 때의 특성을 도시하는 스미스 도표.FIG. 11 is a Smith diagram showing characteristics when the antenna side is seen from the node D shown in the circuit diagram of FIG.
도 12는 2개의 스터브의 서셉턴스 값의 합의 주파수 특성을 도시하는 도면.12 shows the frequency characteristic of the sum of the susceptance values of two stubs.
도 13은 도 7의 회로도에 도시하는 절점(E)에서 안테나측을 보았을 때의 특성을 도시하는 스미스 도표.FIG. 13 is a Smith diagram showing the characteristic when the antenna side is seen from the node E shown in the circuit diagram of FIG.
도 14는 도 7의 회로도에 도시하는 절점(E)에서 안테나측을 보았을 때의 반사 감쇠량의 주파수 특성을 도시하는 도면.FIG. 14 is a diagram showing frequency characteristics of the amount of reflection attenuation when the antenna side is seen from the node E shown in the circuit diagram of FIG.
도 15는 오픈 스터브에 불연속부가 있는 경우가 아닌 경우의, 2개의 스터브의 서셉턴스 값의 합의 주파수 특성의 비교를 도시하는 도면.FIG. 15 is a diagram showing a comparison of frequency characteristics of sum of susceptance values of two stubs when the open stub is not in the case where there are discontinuities. FIG.
도 16은 오픈 스터브에 불연속부가 있는 경우가 아닌 경우의, 입력단자에 있어서의 안테나 장치의 반사 감쇠량의 주파수 특성의 비교를 도시하는 도면.Fig. 16 is a diagram showing a comparison of frequency characteristics of the amount of reflection attenuation of the antenna device at the input terminal when the open stub does not have a discontinuity.
도 17은 도 7의 회로도에 도시하는 절점(E)에서 안테나측을 보았을 때의 반사 감쇠량의 주파수 특성을 도시하는 도면.FIG. 17 is a diagram showing the frequency characteristics of the amount of reflection attenuation when the antenna side is seen from the node E shown in the circuit diagram of FIG.
도 18은 본 발명의 실시예 2에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도.Fig. 18 is a perspective view showing an antenna device according to a second embodiment of the present invention.
도 19는 도 18에 도시하는 안테나 장치의 상면도.19 is a top view of the antenna device shown in FIG. 18.
도 20은 도 18에 도시하는 안테나 장치의 회로도.20 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. 18. FIG.
도 21은 본 발명의 실시예 3에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도.Fig. 21 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 3 of the present invention.
도 22는 도 21에 도시하는 안테나 장치의 상면도.Fig. 22 is a top view of the antenna device shown in Fig. 21.
도 23은 도 21에 도시하는 안테나 장치의 회로도.FIG. 23 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. 21. FIG.
도 24는 도 23의 회로도에 도시하는 절점(A)에서 안테나측을 보았을 때의 안테나의 입력 임피던트 특성을 도시하는 스미스 도표.FIG. 24 is a Smith diagram showing input impedance characteristics of the antenna when the antenna side is seen from the node A shown in the circuit diagram of FIG. 23; FIG.
도 25는 도 23의 회로도에 도시하는 절점(C)에서 안테나측을 보았을 때의 안테나의 입력 임피던트 특성을 도시하는 스미스 도표.FIG. 25 is a Smith diagram showing input impedance characteristics of the antenna when the antenna side is seen from the node C shown in the circuit diagram of FIG. 23; FIG.
도 26은 본 발명의 실시예 4에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도.Fig. 26 is a perspective view showing an antenna device according to a fourth embodiment of the present invention.
도 27은 도 26에 도시하는 안테나 장치의 원통형 유전체의 외측면을 도시하는 전개도.FIG. 27 is an exploded view showing an outer surface of a cylindrical dielectric of the antenna device shown in FIG. 26; FIG.
도 28은 도 26에 도시하는 안테나 장치의 원통형 유전체의 내측면을 도시하는 전개도.FIG. 28 is an exploded view showing an inner side surface of a cylindrical dielectric of the antenna device shown in FIG. 26; FIG.
도 29는 도 27에 도시하는 안테나 장치의 임피던스 정합 회로 부분의 슬립 도체 패턴의 확대도.29 is an enlarged view of a slip conductor pattern of an impedance matching circuit portion of the antenna device shown in FIG. 27;
도 30은 도 26에 도시하는 안테나 장치의 회로도.30 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. 26;
도 31은 본 발명의 실시예 4에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도.Fig. 31 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 4 of the present invention.
도 32는 도 31에 도시하는 안테나 장치의 원통형 유전체의 외측면을 도시하는 전개도.32 is an exploded view showing an outer surface of a cylindrical dielectric of the antenna device shown in FIG. 31;
도 33은 도 31에 도시하는 안테나 장치의 원통형 유전체의 내측면을 도시하는 전개도.33 is an exploded view showing an inner side surface of a cylindrical dielectric of the antenna device shown in FIG. 31;
도 34는 도 32에 도시하는 안테나 장치의 임피던스 정합 회로 부분의 슬립 도체 패턴의 확대도.34 is an enlarged view of a slip conductor pattern of an impedance matching circuit portion of the antenna device shown in FIG. 32;
도 35는 도 31에 도시하는 안테나 장치의 회로도.35 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. 31;
발명의 개시Disclosure of the Invention
본 발명에 따른 임피던스 정합 회로는 안테나의 입력 임피던스와 상기 안테나 사이에서 신호를 수수(授受)하는 외부 회로의 특성 임피던스를 주파수(f1) 및 이 주파수(f1)보다도 높은 주파수(f2)의 주파수 대역에서 정합시키는 것에 있어서, 상기 주파수(f2)에서 임피던스의 정합을 행하는 제 1 정합 회로와 상기 안테나로의 급전 선로가 되는 마이크로스트립 선로 등에 의해 형성되어 소정의 전기장을 갖는 전송 선로와 이 전송 선로에 접속되어, 상기 마이크로스트립 선로 등에 의해 형성된 제 1 및 제 2 스터브(stub)로 구성되고, 상기 주파수(f1)에서 임피던스의 정합을 행하는 제 2 정합 회로를 구비하고, 상기 제 1 또는 제 2 스터브에 특성 임피던스가 다르도록 임피던스의 불연속부를 마련하는 동시에, 상기 주파수(f2)에서 상기 제 1 및 제 2 스터브의 서셉턴스(susceptance) 값의 합이 0이고, 상기 주파수(f1)에서 상기 제 1 및 제 2 스터브의 서셉턴스 값의 합이 소정의 값이 되도록, 상기 제 1 및 제 2 스터브의 전기장을 설정한 것이다.The impedance matching circuit according to the present invention uses the input impedance of an antenna and the characteristic impedance of an external circuit for receiving a signal between the antennas at a frequency f1 and at a frequency band higher than the frequency f2. In the matching, a transmission line having a predetermined electric field and a transmission line having a predetermined electric field formed by a first matching circuit for matching impedance at the frequency f2 and a feeding line to the antenna are connected to the transmission line. And a second matching circuit composed of first and second stubs formed by the microstrip line, etc., for matching impedance at the frequency f1, and having a characteristic impedance in the first or second stub. The discontinuity of the impedance so as to be different and at the same time the susceptance of the first and second stubs at the frequency f2 The electric fields of the first and second stubs are set such that the sum of the susceptance values is 0 and the sum of the susceptance values of the first and second stubs is a predetermined value at the frequency f1.
이것에 의해, 다른 2개의 주파수 대역에 있어서, 임피던스 정합을 행하는 것이 가능한 동시에, 임피던스 정합해야 하는 안테나의 입력 임피던스의 주파수 특성에 유연하게 대응할 수 있고, 2개의 주파수의 근방의 대역의 한쪽의 대역에서 반사 감쇠량(return loss) 특성이 협대역(narrowband)이 되거나, 임피던스 정합 회로 내의 손실이 증가하지 않고, 어느쪽의 대역에 있어서나 양호한 반사 감쇠량 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.This allows impedance matching to be performed in two different frequency bands, and can flexibly correspond to the frequency characteristics of the input impedance of the antenna to be impedance matched, and in one of the bands near the two frequencies. The return loss characteristic becomes narrowband or the loss in the impedance matching circuit does not increase, and there is an effect that a good return loss characteristic can be obtained in either band.
본 발명에 따른 임피던스 정합 회로는 제 1 정합 회로를 마이크로스트립 선로 등에 의해 형성되어 소정의 전기장을 갖는 전송 선로와 이 전송 선로에 직렬로 정전 용량을 주는 인터디지털(interdigtal) 커퍼시터로 구성한 것이다.The impedance matching circuit according to the present invention is composed of a first matching circuit formed of a microstrip line or the like and having an transmission line having a predetermined electric field and an interdigital capacitor that provides capacitance in series with the transmission line.
이것에 의해, 실장 작업을 요하는 칩 소자를 사용하지 않기 때문에 제작이 용이해져서 저비용으로 제작할 수 있는 동시에, 임의의 정전 용량의 커퍼시턴스 소자를 용이하며 또한 정밀도 좋게 제작하는 것이 가능하고, 특성이 양호한 임피던스 정합 회로를 얻기 쉬워진다는 효과가 있다.As a result, since the chip element that requires mounting work is not used, fabrication is easy and fabrication can be performed at low cost, and capacitance element of arbitrary capacitance can be easily and precisely manufactured, and the characteristics are excellent. There is an effect that it is easy to obtain a good impedance matching circuit.
본 발명에 따른 임피던스 정합 회로는 제 1 정합 회로를 주파수(f2)에 있어서의 1/4 파장 임피던스 변성기로 구성한 것이다.The impedance matching circuit according to the present invention comprises the first matching circuit as a quarter wavelength impedance transformer at the frequency f2.
이것에 의해, 회로 구성이 더욱 심플해지고, 저비용으로 제조할 수 있다는 효과가 있다.This makes the circuit configuration simpler and has the effect of being able to be manufactured at low cost.
본 발명에 따른 임피던스 정합 회로는 제 2 정합 회로를, 임피던스의 불연속부를 마련하고, 한 끝을 개방한 오픈 스터브에 의한 제 1 스터브와 한 끝을 지도체에 접속한 쇼트 스터브에 의한 제 2 스터브로 구성한 것이다.The impedance matching circuit according to the present invention includes a second matching circuit as a first stub with an open stub having an impedance discontinuity portion and an open stub with one end open, and a second stub with a short stub connected to one end of the lead. It is made up.
이것에 의해, 실장 작업을 요하는 칩 소자를 사용하지 않기 때문에 제작이용이해지는 동시에, 저비용으로 임피던스 정합 회로를 제작할 수 있는 효과가 있다.As a result, since no chip element requiring mounting work is used, fabrication can be facilitated, and an impedance matching circuit can be produced at low cost.
본 발명에 따른 임피던스 정합 회로는 제 2 정합 회로를 한 끝을 개방한 오픈 스터브에 의한 제 1 스터브와 임피던스의 불연속부를 마련하고, 한 끝을 개방한 오픈 스터브에 의한 제 2 스터브로 구성한 것이다.The impedance matching circuit according to the present invention is composed of a first stub by an open stub with an open end at one end and a discontinuity of impedance, and a second stub by an open stub with one open at the end.
이것에 의해, 실장 작업을 요하는 칩 소자나 쇼트 스터브를 사용하지 않기 때문에 더욱 제작이 용이해지는 동시에, 저비용으로 임피던스 정합 회로를 제작할 수 있는 효과가 있다.As a result, since no chip element or a short stub that requires mounting work is used, it is easy to manufacture, and there is an effect that an impedance matching circuit can be manufactured at low cost.
본 발명에 따른 임피던스 정합 회로는 중공 원통형 유전체상에 복수 형성되고, 복수의 안테나의 각 입력 임피던스와 상기 복수의 안테나 사이에서 신호를 수수하는 외부 회로의 특성 임피던스를 주파수(f1) 및 이 주파수(f1)보다도 높은 주파수(f2)의 주파수 대역에서 정합시키는 것에 있어서, 상기 주파수(f2)에서 임피던스의 정합을 행하는 제 1 정합 회로와 상기 복수의 안테나로의 급전 선로가 되는 마이크로스트립 선로에 의해 형성되어 소정의 전기장을 갖는 전송 선로와 상기 마이크로스트립 선로에 의해 형성되고, 상기 전송 선로에 접속된 제 1 및 제 2 스터브로 구성되고, 상기 주파수(f1)에서 임피던스의 정합을 행하는 제 2 정합 회로를 구비하고, 상기 제 1 또는 제 2 스터브에 특성 임피던스가 다르도록 임피던스의 불연속부를 마련하는 동시에, 상기 주파수(f2)에서 상기 제 1 및 제 2 스터브의 서셉턴스 값의 합이 0이고, 상기 주파수(f1)에서 상기 제 1 및 제 2 스터브의 서셉턴스 값의 합이 소정의 값이 되도록, 상기 제 1 및 제 2 스터브의 전기장을 설정한 것이다.The impedance matching circuit according to the present invention is formed in plural on the hollow cylindrical dielectric, and the frequency (f1) and the frequency (f1) of each input impedance of the plurality of antennas and the characteristic impedance of the external circuit which receives a signal between the plurality of antennas. In matching at a frequency band higher than f), a first matching circuit for matching impedance at the frequency f2 and a microstrip line serving as a feed line to the plurality of antennas are provided. And a second matching circuit formed by a transmission line having an electric field of? And the microstrip line, the first and second stubs connected to the transmission line, and matching impedance at the frequency f1; Providing discontinuities of impedance so that characteristic impedances are different in the first or second stub, and The sum of the susceptance values of the first and second stubs at frequency f2 is 0, and the sum of the susceptance values of the first and second stubs at frequency f1 is a predetermined value; The electric fields of the first and second stubs are set.
이것에 의해, 다른 2개의 주파수 대역에 있어서, 임피던스 정합을 행하는 것이 가능한 동시에, 임피던스 정합해야 하는 안테나의 입력 임피던스의 주파수 특성에 유연하게 대응할 수 있고, 2개의 주파수의 근방의 대역의 한쪽의 대역에서 반사 감쇠량 특성이 협대역이 되거나, 임피던스 정합 회로 내의 손실이 증가하지 않고, 어느쪽의 대역에 있어서나 양호한 반사 감쇠량 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.This allows impedance matching to be performed in two different frequency bands, and can flexibly correspond to the frequency characteristics of the input impedance of the antenna to be impedance matched, and in one of the bands near the two frequencies. The reflection attenuation amount characteristic does not become narrow band, or the loss in an impedance matching circuit does not increase, and there exists an effect that a favorable reflection attenuation characteristic can be obtained in either band.
본 발명에 따른 임피던스 정합 회로는 제 1 정합 회로를 마이크로스트립 선로에 의해 형성되어 소정의 전기장을 갖는 전송 선로와 이 전송 선로에 직렬로 정전 용량을 주는 인터디지털 커퍼시터로 구성한 것이다.The impedance matching circuit according to the present invention is composed of a first matching circuit formed by a microstrip line and having a transmission line having a predetermined electric field and an interdigital capacitor which gives capacitance in series with the transmission line.
이것에 의해, 실장 작업을 요하는 칩 소자를 사용하지 않기 때문에 제작이 용이해져 저비용으로 제작할 수 있는 동시에, 임의의 정전 용량의 커퍼시턴스 소자를 용이하며 또한 정밀도 좋게 제작하는 것이 가능하고, 특성이 양호한 임피던스 정합 회로를 얻기 쉬워지는 효과가 있다.As a result, since no chip element that requires mounting work is used, fabrication can be facilitated and fabrication can be made at low cost, and capacitance element of arbitrary capacitance can be easily and precisely manufactured, and characteristics can be produced. There is an effect of easily obtaining a good impedance matching circuit.
본 발명에 따른 임피던스 정합 회로는 제 2 정합 회로를, 임피던스의 불연속부를 마련하고, 한 끝을 개방한 오픈 스터브에 의한 제 1 스터브와 한 끝을 지도체에 접속한 쇼트 스터브에 의한 제 2 스터브로 구성한 것이다.The impedance matching circuit according to the present invention includes a second matching circuit as a first stub with an open stub having an impedance discontinuity portion and an open stub with one end open, and a second stub with a short stub connected to one end of the lead. It is made up.
이것에 의해, 실장 작업을 요하는 칩 소자를 사용하지 않기 때문에 제작이 용이해지는 동시에, 저비용으로 임피던스 정합 회로를 제작할 수 있는 효과가 있다.As a result, since no chip element requiring mounting work is used, fabrication can be facilitated, and an impedance matching circuit can be produced at low cost.
본 발명에 따른 임피던스 정합 회로는 제 2 정합 회로를 한 끝을 개방한 오픈 스터브에 의한 제 1 스터브와 임피던스의 불연속부를 마련하고, 한 끝을 개방한 오픈 스터브에 의한 제 2 스터브로 구성한 것이다.The impedance matching circuit according to the present invention is composed of a first stub by an open stub with an open end at one end and a discontinuity of impedance, and a second stub by an open stub with an open end.
이것에 의해, 실장 작업을 요하는 칩 소자나 쇼트 스터브를 사용하지 않기 때문에 더욱 제작이 용이해지는 동시에, 저비용으로 임피던스 정합 회로를 제작할 수 있는 효과가 있다.As a result, since no chip element or a short stub that requires mounting work is used, it is easy to manufacture, and there is an effect that an impedance matching circuit can be manufactured at low cost.
본 발명에 따른 안테나 장치는 중공 원통형 유전체에 형성된 복수의 안테나와 상기 중공 원통형 유전체상에 형성되는 동시에, 상기 각 안테나에 접속되어, 상기 각 안테나의 입력 임피던스와 상기 각 안테나 사이에서 신호를 수수하는 외부 회로의 특성 임피던스를 주파수(f1) 및 이 주파수(f1)보다도 높은 주파수(f2)의 주파수 대역에서 정합시키는 복수의 임피던스 정합 회로와 상기 중공 원통형 유전체상에 형성되는 동시에, 상기 각 임피던스 정합 회로에 접속되어, 상기 외부 회로로부터의 신호에 소정의 위상차를 주는 복수의 분배 회로를 구비하고, 상기 각 임피던스 정합 회로가 상기 주파수(f2)에서 임피던스의 정합을 행하는 제 1 정합 회로와 상기 각 안테나로의 급전 선로가 되는 마이크로스트립 선로에 의해 형성되어 소정의 전기장을 갖는 전송 선로와 상기 마이크로스트립 선로에 의해 형성되고, 상기 전송 선로에 접속된 제 1 및 제 2 스터브로 구성되고, 상기 주파수(f1)에서 임피던스의 정합을 행하는 제 2 정합 회로를 구비하고, 상기 제 1 또는 제 2 스터브에 특성 임피던스가 다르도록 임피던스의 불연속부를 마련하는 동시에, 상기 주파수(f2)에서 상기 제 1 및 제 2 스터브의 서셉턴스 값의 합이 0이고, 상기 주파수(f1)에서 상기 제 1 및 제 2 스터브의 서셉턴스 값의 합이 소정의 값이 되도록, 상기 제 1및 제 2 스터브의 전기장을 설정한 것이다. .An antenna device according to the present invention is formed on a plurality of antennas and a hollow cylindrical dielectric formed on a hollow cylindrical dielectric, and connected to each of the antennas, and externally receiving a signal between the input impedance of each antenna and the respective antennas. A plurality of impedance matching circuits for matching the characteristic impedance of the circuit at a frequency f1 and a frequency band of a frequency f2 higher than the frequency f1 and the hollow cylindrical dielectric, and connected to the respective impedance matching circuits. And a plurality of distribution circuits for giving a predetermined phase difference to a signal from the external circuit, wherein each impedance matching circuit feeds power to the first matching circuit and the respective antennas for matching impedance at the frequency f2. Transmission with a predetermined electric field formed by the microstrip line, which becomes the line And a second matching circuit formed by the furnace and the microstrip line, the first and second stubs connected to the transmission line, and having a matching of impedance at the frequency f1, wherein the first or second stub is provided. The discontinuity part of the impedance is provided in the second stub so that the characteristic impedance is different, and the sum of the susceptance values of the first and second stubs at the frequency f2 is 0, and the first and second at the frequency f1. The electric fields of the first and second stubs are set such that the sum of the susceptance values of the second stubs is a predetermined value. .
이것에 의해, 다른 2개의 주파수 대역에 있어서, 임피던스 정합을 행하는 것이 가능한 동시에, 임피던스 정합해야 하는 안테나의 입력 임피던스의 주파수 특성에 유연하게 대응할 수 있고, 2개의 주파수의 근방의 대역의 한쪽의 대역에서 반사 감쇠량 특성이 협대역이 되거나, 임피던스 정합 회로 내의 손실이 증가하지 않고, 어느쪽의 대역에 있어서나 양호한 반사 감쇠량 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.This allows impedance matching to be performed in two different frequency bands, and can flexibly correspond to the frequency characteristics of the input impedance of the antenna to be impedance matched, and in one of the bands near the two frequencies. The reflection attenuation amount characteristic does not become narrow band, or the loss in an impedance matching circuit does not increase, and there exists an effect that a favorable reflection attenuation characteristic can be obtained in either band.
본 발명에 따른 안테나 장치는 제 1 정합 회로를 마이크로스트립 선로에 의해 형성되어 소정의 전기장을 갖는 전송 선로와 이 전송 선로에 직렬로 정전 용량을 주는 인터디지털 커퍼시터로 구성한 것이다.The antenna device according to the present invention is composed of a first matching circuit formed of a microstrip line, a transmission line having a predetermined electric field, and an interdigital capacitor that provides capacitance in series with the transmission line.
이것에 의해, 실장 작업을 요하는 칩 소자를 사용하지 않기 때문에 제작이 용이해져 저비용으로 제작할 수 있는 동시에, 임의의 정전 용량의 커퍼시턴스 소자를 용이하며 또한 정밀도 좋게 제작하는 것이 가능하고, 특성이 양호한 안테나 장치를 얻기 쉬워진다는 효과가 있다.As a result, since no chip element that requires mounting work is used, fabrication can be facilitated and fabrication can be made at low cost, and capacitance element of arbitrary capacitance can be easily and precisely manufactured, and characteristics can be produced. There is an effect that it is easy to obtain a good antenna device.
본 발명에 따른 안테나 장치는 제 2 정합 회로를, 임피던스의 불연속부를 마련하고, 한 끝을 개방한 오픈 스터브에 의한 제 1 스터브와 한 끝을 지도체에 접속한 쇼트 스터브에 의한 제 2 스터브로 구성한 것이다.The antenna device according to the present invention comprises a second matching circuit including a first stub with an open stub having an impedance discontinuity portion and an open stub with one end open, and a second stub with a short stub connected with one end to a conductor. will be.
이것에 의해, 실장 작업을 요하는 칩 소자를 사용하지 않기 때문에 제작이 용이해지는 동시에, 저비용으로 안테나 장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.This makes it easy to manufacture since there is no use of a chip element requiring mounting work, and there is an effect that an antenna device can be manufactured at low cost.
본 발명에 따른 안테나 장치는 제 2 정합 회로를 한 끝을 개방한 오픈 스터브에 의한 제 1 스터브와 임피던스의 불연속부를 마련하고, 한 끝을 개방한 오픈스터브에 의한 제 2 스터브로 구성한 것이다.The antenna device according to the present invention comprises a first stub with an open stub and an impedance discontinuity with an open stub with one end of the second matching circuit, and a second stub with an open stub with one end open.
이것에 의해, 실장 작업을 요하는 칩 소자나 쇼트 스터브를 사용하지 않기 때문에 더욱 제작이 용이해지는 동시에, 저비용으로 안테나 장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.As a result, since no chip element or a short stub that requires mounting work is used, fabrication can be made easier, and an antenna device can be manufactured at low cost.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태Best Mode for Carrying Out the Invention
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 성명하기 위해서 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the best form for implementing this invention in order to make this invention clear in detail is demonstrated with reference to attached drawing.
실시예 1.Example 1.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시하는 안테나 장치의 상면도, 도 7은 도 5에 도시하는 안테나 장치의 회로도이다. 이 안테나 장치는 휴대전화기 등의 소형 무선 단말에서 사용되는 소형 헬리컬(helical) 안테나와 2개의 주파수 대역에서 동작하도록 마이크로스트립 선로로 형성하고 있는 임피던스 정합 회로를 조합하고 있다.FIG. 5 is a perspective view showing the antenna device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 6 is a top view of the antenna device shown in FIG. 5, and FIG. 7 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. 5. This antenna device combines a small helical antenna used in a small wireless terminal such as a cellular phone and an impedance matching circuit formed of a microstrip line to operate in two frequency bands.
도 5에서 도 7에 있어서, 1은 소형 헬리컬 안테나에 의한 안테나, 2는 안테나(1)의 입력단자, 12는 안테나(1) 및 후술하는 임피던스 정합 회로(7)를 탑재하는 유전체 기판, 13은 유전체 기판(12)의 이면에 형성된 지도체, 18은 유전체 기판(12) 및 지도체(13)와 함께, 안테나(1)의 급전 선로가 되는 마이크로스트립 선로를 형성하는 스트립 도체, 10은 안테나(1) 사이에서 신호를 수수하는 전원 회로 또는 RF 회로에 의한 외부 회로, 9는 외부 회로(10)가 접속되는 안테나 장치의 입력단자이다.5 to 7, 1 denotes an antenna by a small helical antenna, 2 denotes an input terminal of the antenna 1, 12 denotes a dielectric substrate on which the antenna 1 and an impedance matching circuit 7 to be described later are mounted. A conductor formed on the back surface of the dielectric substrate 12, 18 is a strip conductor which, together with the dielectric substrate 12 and the conductor 13, forms a microstrip line which becomes a feed line of the antenna 1, 10 is an antenna ( An external circuit by a power supply circuit or an RF circuit that receives signals between 1) and 9 is an input terminal of the antenna device to which the external circuit 10 is connected.
6a는 마이크로스트립 선로에 의해 형성되어, 주파수(f2)에 있어서 전기장(θa)을 갖는 전송 선로, 6b는 마이크로스트립 선로에 의해 형성되고, 주파수(f1)에 있어서 전기장(θb)을 갖는 전송 선로이고, 22는 이들 전송 선로(6a, 6b) 사이에 삽입되어 직렬로 정전 용량을 주는 인터디지털 커퍼시터이다.6a is a transmission line formed by a microstrip line and has an electric field θa at a frequency f2, and 6b is a transmission line formed by a microstrip line and a electric field θb at a frequency f1. And 22 is an interdigital capacitor inserted between these transmission lines 6a and 6b to give capacitance in series.
14는 마이크로스트립 선로에 의해 형성된 오픈 스터브이다. 이 오픈 스터프(14)에 있어서, 스터브를 형성하는 선로의 특성 임피던스가 스터브 내에서 일정하지 않고, 특성 임피던스의 불연속 위치(17)를 1개소 구비하고 있고, 개방단 근처에서는 고임피던스의 선로가 사용되고, 또한, 전송 선로(6b) 측에서는 저임피던스의 선로가 사용되고 있다. 고임피던스 선로의 전기장은 θo1, 저임피던스 선로의 전기장은 θo2이다.14 is an open stub formed by a microstrip track. In the open stuff 14, the characteristic impedance of the line forming the stub is not constant in the stub, and has one discontinuous position 17 of the characteristic impedance, and a high impedance line is used near the open end. On the transmission line 6b side, a low impedance line is used. The electric field of the high impedance line is θ o1, and the electric field of the low impedance line is θ o2.
15는 마이크로스트립 선로에 의해 형성되어, 전기장(θs)을 갖는 쇼트 스터브이고, 16은 쇼트 스터브(15)의 선단에 마련된 통과 구멍이다. 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)는 스트립 도체(18)의 동일 개소에 대향하여 접속되어 있다.15 is a short stub formed by a microstrip line and has an electric field θ s, and 16 is a through hole provided at the tip of the short stub 15. The open stub 14 and the short stub 15 are connected to the same location of the strip conductor 18. As shown in FIG.
여기서, 전기장(θo1과 θo2와 θs)의 합은 거의 π/2 또는 π/2보다 약간 커지고, 주파수(f2)에 있어서 2개의 스터브의 서셉턴스 값의 합이 0이 되도록 설정하고 있다. 즉, 주파수(f2) 근방의 주파수대에 있어서는 도 7에 도시하는 1/4 파장 공진 회로(5-2)로서 동작한다.Here, the sum of the electric fields θo1 and θo2 and θs is set to be slightly larger than π / 2 or π / 2, and the sum of the susceptance values of the two stubs is set to zero at the frequency f2. That is, in the frequency band near the frequency f2, it operates as the 1/4 wavelength resonant circuit 5-2 shown in FIG.
또한, 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)의 각각의 서셉턴스의 합이, 주파수(f1)에 있어서 소정의 서셉턴스 값을 보이도록, 전기장(θo1, θo2, θs)의 배분이 정해져 있다. 또한, 이와 아울러, 전송 선로(6b)의 전기장(θb)도 소요의 값이 선택되어 있다.The distribution of the electric fields θo1, θo2, θs is determined such that the sum of the susceptances of the open stub 14 and the short stub 15 shows a predetermined susceptance value at the frequency f1. . In addition, a required value is also selected for the electric field θb of the transmission line 6b.
도 7에 있어서, 8-1은 전송 선로(6a)와 인터디지털 커퍼시터(22)에 상당하는 커퍼시턴스 소자(3)로 구성되어, 주파수(f2)에 있어서 안테나(1)의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로이고, 8-2는 전송 선로(6b)와 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)로 구성되어, 주파수(f1)에 있어서 안테나(1)의 임피던스 정합을 행하는 제 2 정합 회로이다. 7은 제 1 정합 회로(8-1), 제 2 정합 회로(8-2)로 구성되어, 2개의 주파수대에서 임피던스 정합을 행하는 임피던스 정합 회로이다.In Fig. 7, 8-1 is composed of a capacitance element 3 corresponding to the transmission line 6a and the interdigital capacitor 22, and the impedance matching of the antenna 1 at the frequency f2 is adjusted. A second matching circuit, which is composed of a transmission line 6b, an open stub 14, and a short stub 15, is a second matching circuit that performs impedance matching of the antenna 1 at a frequency f1. Circuit. 7 is an impedance matching circuit comprised of the 1st matching circuit 8-1 and the 2nd matching circuit 8-2, and performing impedance matching in two frequency bands.
또, 도 7에 있어서는 후술하는 동작의 설명을 위해서, 회로의 절점(A, B, C, D, E)을 도시하고 있다.7, the nodes A, B, C, D, and E of the circuit are shown for explanation of the operation described later.
다음에 동작을 설명한다.Next, the operation will be described.
여기서는 이 안테나 장치의 임피던스 정합 회로(7)가 도 8에 도시하는 2개의 주파수(f1, f2)에 있어서, 임피던스 정합을 하도록 설계되어 있는 것으로서 설명한다. 또, 주파수(f1와 f2)의 관계는 f1<f2로 하고, 또한 간단하게 하기 위해서, 정합 임피던스, 즉, 외부 회로(10)측의 특성 임피던스는 전송 선로(6a, 6b)의 특성 임피던스(Zo)와 같은 것으로 한다.Here, the impedance matching circuit 7 of this antenna device is described as being designed to perform impedance matching at two frequencies f1 and f2 shown in FIG. In addition, the relationship between the frequencies f1 and f2 is f1 <f2, and for simplicity, the matching impedance, that is, the characteristic impedance on the external circuit 10 side, is the characteristic impedance Zo of the transmission lines 6a and 6b. It is the same as).
도 8에 도시하는 임피던스 궤적(A)은 도 7의 회로도에 도시하는 절점(A)에서 안테나(1)측을 보았을 때의 궤적을 도시하고 있다. 절점(A)에 연결된 전송 선로(6a)는 절점(B)에서의 주파수(f2)에 있어서의 임피던스의 저항분이 특성 임피던스(Zo)에 일치할 때까지 궤적을 시계 방향으로 회전시키는 전기장(θa)을 갖는다. 따라서, 절점(B)에서 안테나(1)측을 보았을 때의 궤적은 도 9에 도시하는 임피던스 궤적(B)이 된다.The impedance trajectory A shown in FIG. 8 shows the trajectory when the antenna 1 side is seen from the node A shown in the circuit diagram of FIG. 7. The transmission line 6a connected to the node A has an electric field θa which rotates the trajectory clockwise until the resistance of the impedance at the frequency f2 at the node B matches the characteristic impedance Zo. Has Therefore, the locus when the antenna B side is seen from the node B becomes the impedance locus B shown in FIG.
다음에 절점(B)에는 커퍼시턴스 소자(3)와 같이, 주파수(f2)에 있어서, 도 9에서의 주파수(f2)에 있어서의 임피던스의 리액턴스분과 크기가 같고 부호가 반대, 즉 마이너스의 리액턴스를 주는 용량 값이 접속된다. 그 결과 절점(C)에서안테나(1)측을 보았을 때의 궤적은 도 10에 도시하는 임피던스 궤적(C)이 된다. 여기서, 주파수(f2)에 있어서의 임피던스는 특성 임피던스(Zo)에 일치하고, 임피던스 정합이 이루어진 것이 된다. 이와 같이 하여, 도 7에 도시하는 제 1 정합 회로(8-1)에 의해 주파수(f2)에 있어서의 임피던스 정합이 이루어진다.Next, at the node B, like the capacitance element 3, at the frequency f2, the reactance of the impedance at the frequency f2 in Fig. 9 is equal in magnitude and opposite in sign, i.e., negative reactance. The capacitive value giving is connected. As a result, the trajectory when the antenna 1 side is seen from the node C becomes the impedance trajectory C shown in FIG. 10. Here, the impedance at the frequency f2 corresponds to the characteristic impedance Zo, and the impedance matching is made. In this manner, the impedance matching at the frequency f2 is performed by the first matching circuit 8-1 shown in FIG.
다음에 절점(C)에 연결된 제 2 정합 회로(8-2)에 있어서, 전송 선로(6b)는 도 10에 도시하는 임피던스 궤적(C)을 더욱 시계 방향으로 회전시킨다. 여기서, 주파수(f1)에서의 컨덕턴스가 1/Zo와 같아지는 동시에, 서셉턴스가 플러스의 값이 되도록, 전송 선로(6b)의 주파수(f1)에 있어서의 전기장(θb)이 선택되어 있다. 이 결과 절점(D)에서 안테나(1)측을 본 궤적은 도 11에 도시하는 임피던스 궤적(D)이 된다. 이 때, 주파수(f1)에 있어서의 서셉턴스 값은 규격화된 값으로 jb'로 한다. 또, j는 허수 단위이다.Next, in the second matching circuit 8-2 connected to the node C, the transmission line 6b further rotates the impedance trajectory C shown in FIG. 10 clockwise. Here, the electric field θb at the frequency f1 of the transmission line 6b is selected so that the conductance at the frequency f1 is equal to 1 / Zo and the susceptance is a positive value. As a result, the trajectory of the node D viewed from the node D becomes the impedance trajectory D shown in FIG. At this time, the susceptance value at the frequency f1 is a standardized value, jb '. J is an imaginary unit.
도 12는 2개의 스터브의 서셉턴스 값의 합의 주파수 특성을 도시하는 도면이다. 1/4 파장 공진 회로(5-2)는 병렬 공진 회로이기 때문에, 도 12에 도시하는 바와 같이, 주파수(f2)에서 2개의 스터브의 서셉턴스 값의 합이 0이 되고, 주파수(f2)보다 낮은 주파수에서는 음의 서셉턴스 값을 보인다. 따라서, f1<f2이기 때문에, f1에 있어서는 마이너스의 서셉턴스 값을 준다. 여기서는 주파수(f1)에 있어서 -jb'가 되는 값을 보이도록, 스터브장(θs, θo1, θo2)의 길이의 비율이 선택되어 있다.12 is a diagram showing the frequency characteristics of the sum of the susceptance values of two stubs. Since the quarter-wave resonant circuit 5-2 is a parallel resonant circuit, as shown in Fig. 12, the sum of the susceptance values of the two stubs becomes zero at the frequency f2, and is higher than the frequency f2. At low frequencies, they show negative susceptance values. Therefore, since f1 < f2, a negative susceptibility value is given at f1. Here, the ratio of the lengths of the stub lengths θs, θo1, θo2 is selected so that the value f becomes -jb 'at the frequency f1.
이 결과 접점(E)에서 안테나(1)측을 본 궤적은 도 13에 도시하는 임피던스 궤적(E)이 되고, 주파수(f1)에 있어서의 임피던스 정합이 이루어진다. 이 때, 주파수(f2)에 있어서 1/4 파장 공진 회로(5-2)는 공진 상태가 되기 때문에 개방 상태가 되고, 제 1 정합 회로(8-1)에 의한 임피던스의 정합 상태는 오픈 스터브(14), 쇼트 스터브(15)가 접속되어 있어도 유지된다. 이와 같이 하여, 도 7에 도시하는 제 2 정합 회로(8-2)에 의해, 주파수(f1)에 있어서의 임피던스 정합이 이루어진다.As a result, the trajectory of the contact point E viewed from the antenna 1 side becomes the impedance trajectory E shown in FIG. 13, and impedance matching at the frequency f1 is performed. At this time, at the frequency f2, the quarter-wave resonant circuit 5-2 is in a resonant state, and therefore is in an open state, and the matched state of the impedance by the first matching circuit 8-1 is an open stub ( 14) Even if the short stub 15 is connected, it is maintained. In this manner, the impedance matching at the frequency f1 is performed by the second matching circuit 8-2 shown in FIG.
이상의 결과 도 7의 입력단자(9)에 있어서의 안테나 장치의 반사 감쇠량의 주파수 특성은 도 14에 도시하는 바와 같이 주파수(f1, f2)에 있어서 골짜기(valley)를 갖는 특성이 된다.As a result, the frequency characteristic of the reflection attenuation amount of the antenna device in the input terminal 9 of FIG. 7 becomes a characteristic having a valley at the frequencies f1 and f2 as shown in FIG.
또, 오픈 스터브(14), 쇼트 스터브(15)의 전기장(θo1, θo2, θs), 및 전송 선로(6b)의 전기장(θb)은 하기의 식 (1) 및 식 (2)로부터 유도되는 연립 방정식으로부터 구한다. 주파수(f2)에 있어서,In addition, the electric field θo1, θo2, θs of the open stub 14, the short stub 15, and the electric field θb of the transmission line 6b are derived from equations (1) and (2) below. Obtained from the equation At the frequency f2,
(오픈 스터브(14)의 서셉턴스)+(쇼트 스터브(15)의 서셉턴스)=0 (1)(Susceptance of open stub 14) + (susceptance of short stub 15) = 0 (1)
주파수(f1)에 있어서,At the frequency f1,
Zo1·(Y1+jZo1tanθb)/(Zo-1+jY1tanθb)+(오픈 스터브(14)의 서셉턴스)+(쇼트 스터브(15)의 서셉턴스)=Zo1(2)Zo 1 (Y1 + jZo 1 tanθb) / (Zo- 1 + jY1tanθb) + (susceptance of open stub 14) + (susceptance of short stub 15) = Zo 1 (2)
여기서, 식 (2)에 있어서의 Y1은 도 7의 절점(C)에서 안테나(1)측을 보았을 때의 주파수(f1)에 있어서의 어드미턴스(admittance), 즉, 도 10에 있어서의 주파수(f1)에서의 어드미턴스이다. 또한, 식 (2)은 복소수의 방정식이므로 실수부와 허수부로 2개의 방정식으로 분리되고, 상기 연립 방정식은 3개의 식이 된다. 한쪽에서 미지수는 4개인데, 예를 들면, θo1=θo2 등의 조건을 가함으로써, 오픈 스터브(14), 쇼트 스터브(15)의 전기장(θo1, θo2, θs), 및 전송 선로(6b)의 전기장(θb)을 구할 수 있다.Here, Y1 in Equation (2) is an admittance in frequency f1 when the antenna C side is seen from the node C in FIG. 7, that is, the frequency f1 in FIG. 10. Admittance at). In addition, since Equation (2) is a complex number equation, the equation is divided into two equations, a real part and an imaginary part, and the simultaneous equation becomes three equations. Although there are four unknowns on one side, for example, by applying conditions such as θo1 = θo2, the electric fields θo1, θo2, θs of the open stub 14, the short stub 15, and the transmission line 6b The electric field θb can be obtained.
이 실시예에서는 오픈 스터브(14)의 일부분에 있어서, 특성 임피던스가 다르도록 구성하고 있고, 오픈 스터브(14) 내에 임피던스의 불연속부(17)가 1개소 존재하고 있다. 상기의 방법에서, 불연속부(17)가 존재하는 오픈 스터브(14)의 치수를 정하면, 불연속부(17)가 없는 경우는, 오픈 스터브(14)의 전장이 다른 것이 되고, 또한, 오픈 스터브(14)의 서셉턴스 값의 주파수 특성도 다른 것이 된다. 단, 주파수(f1, f2)에서의 서셉턴스 값은 동일하다.In this embodiment, a part of the open stub 14 is configured so that the characteristic impedance is different, and there is one discontinuous portion 17 of the impedance in the open stub 14. In the above method, if the size of the open stub 14 in which the discontinuity 17 is present is determined, the total length of the open stub 14 is different when the discontinuity 17 is absent, and the open stub ( The frequency characteristic of the susceptance value of 14) is also different. However, the susceptance values at the frequencies f1 and f2 are the same.
도 15는 오픈 스터브(14)에 불연속부(17)가 있는 경우가 아닌 경우의, 1/4 파장 공진 회로(5-2)의 서셉턴스 값의 주파수 특성의 비교를 도시하는 도면이다. 이와 같이, 오픈 스터브(14)에 불연속부(17)를 마련함으로써, 임피던스 정합해야 하는 주파수(f1 및 f2)에 있어서의 공진 회로의 서셉턴스 값의 주파수 특성을 변화시킬 수 있다.FIG. 15 is a diagram showing a comparison of frequency characteristics of susceptance values of the quarter-wave resonant circuit 5-2 when the open stub 14 does not have the discontinuity 17. Thus, by providing the discontinuous portion 17 in the open stub 14, it is possible to change the frequency characteristic of the susceptance value of the resonant circuit at the frequencies f1 and f2 to be impedance matched.
따라서, 입력단자(9)에 있어서 얻어지는 반사 감쇠량의 주파수 특성도 오픈 스터브(14)의 불연속부(17)의 유무에 의해서 변화한다. 도 16은 오픈 스터브(14)에 불연속부(17)가 있는 경우가 아닌 경우의, 입력단자(9)에 있어서의 안테나 장치의 반사 감쇠량의 주파수 특성의 비교를 도시하는 도면이다. 도 16에 도시하는 바와 같이, 오픈 스터브(14)에 불연속부(17)를 마련함으로써, 주파수(f2) 근방의 대역에서는 반사 감쇠량이 양호한 대역의 폭이 약간 좁아지지만, 그 한편으로, 주파수(f1) 근방의 대역에서는 반사 감쇠량이 양호한 대역의 폭이 넓어진다.Therefore, the frequency characteristic of the amount of reflection attenuation obtained at the input terminal 9 also changes depending on the presence or absence of the discontinuous portion 17 of the open stub 14. FIG. 16 is a diagram showing a comparison of frequency characteristics of the amount of reflection attenuation of the antenna device in the input terminal 9 when the open stub 14 does not have a discontinuous portion 17. As shown in FIG. 16, by providing the discontinuous portion 17 in the open stub 14, the width of the band where the amount of reflection attenuation is good narrows slightly in the band near the frequency f2, but on the other hand, the frequency f1 In the band in the vicinity of the band), a band having a good reflection attenuation amount becomes wider.
이와 같이, 오픈 스터브(14)의 일부분에 있어서 특성 임피던스를 달리하여 특성 임피던스의 불연속부(17)를 마련함으로써, 주파수(f1, f2) 근방의 2개의 주파수대에서의 반사 감쇠량의 주파수 특성을 조정할 수 있다. 임피던스 정합해야 하는 안테나(1)의 입력 임피던스의 주파수 특성에 따라서는 도 16에 도시하는 바와 같이, 오픈 스터브(14)에 불연속부(17)를 마련하지 않는 경우에, 주파수(f2) 근방에 있어서는 비교적 대역이 넓지만 주파수(f1) 근방에서는 극히 협대역이라는 언밸런스한 반사 감쇠량 특성이 되어 버리지만, 오픈 스터브(14)에 불연속부(17)를 마련함으로써, 이러한 문제를 회피할 수 있고, 주파수 f1 근방과 f2 근방의 양자의 대역폭이 거의 동일해지는 반사 감쇠량 특성을 얻는 것이 가능해진다.In this way, by providing the discontinuous portions 17 of the characteristic impedance by varying the characteristic impedance in a part of the open stub 14, the frequency characteristic of the amount of reflection attenuation at the two frequency bands near the frequencies f1 and f2 can be adjusted. have. According to the frequency characteristic of the input impedance of the antenna 1 which should be matched with impedance, as shown in FIG. 16, when the discontinuous part 17 is not provided in the open stub 14, in the vicinity of the frequency f2, Although the band is relatively wide, it becomes an unbalanced reflection attenuation characteristic of extremely narrow band in the vicinity of the frequency f1. However, by providing the discontinuous portion 17 in the open stub 14, such a problem can be avoided, and the frequency f1 It becomes possible to obtain the reflection attenuation characteristic in which the bandwidths of both the vicinity and the f2 vicinity are substantially the same.
즉, 오픈 스터브(14)에 불연속부(17)를 마련함으로써, 한쪽의 주파수대에서의 협대역화를 방지하고, 더욱 양호한 반사 감쇠량 특성을 얻는 것이 가능해진다. 또한, 협대역이 된 주파수대에서는 정합 회로에 있어서의 손실이 증가하기 때문에, 오픈 스터브(14)에 불연속부(17)를 마련하는 것은 협대역이 된 주파수대에 있어서의 정합 회로 내 손실을 저감하는 것으로도 이어진다.That is, by providing the discontinuous portion 17 in the open stub 14, it is possible to prevent narrowing in one frequency band and obtain better reflection attenuation characteristics. In addition, since the loss in the matching circuit increases in the narrow band, the discontinuity 17 is provided in the open stub 14 to reduce the loss in the matching circuit in the narrow band. Also leads.
여기서, 반사 감쇠량의 주파수 특성은 안테나(1)의 입력 임피던스의 주파수 특성이 급준한가 완만한가와, 외부 회로(10)의 특성 임피던스와 안테나(1)의 입력 임피던스의 저항분의 비율의 대소에 따라서 변화한다.Here, the frequency characteristic of the reflection attenuation amount depends on whether the frequency characteristic of the input impedance of the antenna 1 is steep or moderate, and the magnitude of the ratio of the characteristic impedance of the external circuit 10 to the resistance of the input impedance of the antenna 1. Change.
예를 들면, 안테나(1)의 입력 임피던스의 주파수 특성이 급준하고, 안테나(1)의 입력 임피던스의 저항분이 외부 회로(10)의 특성 임피던스에 대하여 작을 때에는 도 14에 도시하는 바와 같이, f1, f2의 각 주파수 대역은 좁아지고,f1, f2의 주파수 대역간의 주파수 대역에 있어서의 반사 감쇠량의 레벨은 커진다.For example, when the frequency characteristic of the input impedance of the antenna 1 is steep and the resistance of the input impedance of the antenna 1 is small with respect to the characteristic impedance of the external circuit 10, as shown in FIG. 14, f1, Each frequency band of f2 is narrowed, and the level of reflection attenuation in the frequency band between the frequency bands of f1 and f2 is increased.
한편, 안테나(1)의 입력 임피던스의 주파수 특성이 완만하고, 안테나(1)의 입력 임피던스의 저항분이 외부 회로(10)의 특성 임피던스에 가까울 때에는 도 17에 도시하는 바와 같이, f1, f2의 각 주파수 대역은 넓어지고, f1, f2의 주파수 대역간의 주파수 대역에 있어서의 반사 감쇠량의 레벨은 작아지며, f1, f2의 주파수 대역간의 주파수 대역을 포함한 넓은 주파수 대역에 있어서, 효율 좋게 임피던스 정합을 도모할 수 있다.On the other hand, when the frequency characteristic of the input impedance of the antenna 1 is slow and the resistance of the input impedance of the antenna 1 is close to the characteristic impedance of the external circuit 10, as shown in FIG. 17, the angles of f1 and f2 are shown. The frequency band becomes wider, the level of the reflection attenuation in the frequency band between the frequency bands f1 and f2 becomes smaller, and the impedance matching can be efficiently achieved in a wide frequency band including the frequency band between the frequency bands f1 and f2. Can be.
또, 특성 임피던스의 불연속을 마련하는 위치나 불연속의 수, 및 불연속을 구성하는 선로의 특성 임피던스의 비는 임피던스 정합해야 하는 안테나(1)의 입력 임피던스의 주파수 특성을 고려하여 선택하면 좋다. 요컨대, 오픈 스터브(14)의 특성 임피던스의 부분적인 변화의 방법에 대해서는 반드시 이 안테나 장치와 같은 것이 아니어도 좋은 것은 말할 필요도 없다.The ratio of the position where the characteristic impedance is discontinuous, the number of discontinuities, and the characteristic impedance of the line constituting the discontinuity may be selected in consideration of the frequency characteristic of the input impedance of the antenna 1 to which impedance matching is to be made. In short, it goes without saying that the method of partial change in the characteristic impedance of the open stub 14 may not necessarily be the same as this antenna device.
또한, 이 실시예 1에서는 전송 선로(6a, 6b), 오픈 스터브(14), 쇼트 스터브(15)를 마이크로스트립 선로로 형성하고 있지만, 마이크로스트립 선로 대신에 스트립 선로, 동축(coayial) 선로, 동면(coplanar) 선로 등으로 형성하여도 좋다.In the first embodiment, the transmission lines 6a and 6b, the open stub 14, and the short stub 15 are formed as microstrip lines, but instead of the microstrip lines, strip lines, coay lines, and copper surfaces are used. It may be formed by a coplanar track or the like.
이상과 같이, 이 실시예 1의 임피던스 정합 회로에 의하면, 다른 2개의 주파수 대역에 있어서, 또는 2개의 주파수 대역문의 주파수 대역을 포함한 넓은 주파수 대역에 있어서, 임피던스 정합을 행하는 것이 가능한 동시에, 임피던스 정합해야 하는 안테나(1)의 입력 임피던스의 주파수 특성에 유연하게 대응할 수 있고, 2개의주파수의 근방의 대역의 한쪽의 대역에서 반사 감쇠량 특성이 협대역이 되거나, 임피던스 정합 회로 내의 손실이 증가하지 않고, 어느쪽의 대역에 있어서나 양호한 리턴 로스 특성을 얻을 수 있는 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the impedance matching circuit of the first embodiment, it is possible to perform impedance matching in two different frequency bands or in a wide frequency band including the frequency bands of two frequency band sentences, and at the same time, the impedance matching must be performed. It is possible to flexibly correspond to the frequency characteristic of the input impedance of the antenna 1, and the reflection attenuation characteristic becomes narrow in one of the bands near the two frequencies, or the loss in the impedance matching circuit does not increase. It is possible to obtain an effect of obtaining a good return loss characteristic in the band of the band.
또한, 이 실시예 1에 의하면, 제 1 정합 회로(8-1)로서 전송 선로(6a)와 인터디지털 커퍼시터(22)를 사용하였지만, 제 1 정합 회로(8-1)의 회로 구성을 변경하면, 많은 종류의 안테나의 임피던스 정합에 유연하게 대응할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면 인터디지털 커퍼시터(22) 대신에 인덕턴스 소자를 사용한 경우에는 입력 임피던스가 고임피던스를 갖는 안테나에도 대응할 수 있다.In addition, according to the first embodiment, although the transmission line 6a and the interdigital capacitor 22 are used as the first matching circuit 8-1, the circuit configuration of the first matching circuit 8-1 is changed. As a result, an effect that can flexibly cope with impedance matching of many kinds of antennas can be obtained. For example, when an inductance element is used instead of the interdigital capacitor 22, the input impedance can also correspond to an antenna having high impedance.
또한, 이 실시예 1에 의하면, 오픈 스터브(14), 쇼트 스터브(15)를 사용하여 공진 회로를 구성한 것에 더하여, 인터디지털 커퍼시터(22)를 사용하고 있기 때문에 실장 작업을 요하는 칩 소자는 전무해지고, 유전체 기판(12)상에 스트립 도체 패턴을 형성하는 것만으로 제작할 수 있기 때문에 제작이 용이해지는 동시에, 저비용으로 임피던스 정합 회로를 제작할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the first embodiment, in addition to configuring the resonant circuit by using the open stub 14 and the short stub 15, since the interdigital capacitor 22 is used, the chip element requiring mounting work is required. Since it can be produced simply by forming a strip conductor pattern on the dielectric substrate 12, it becomes easy to manufacture and the effect which can manufacture an impedance matching circuit at low cost is acquired.
또한, 이 실시예 1에 의하면, 인터디지털 커퍼시터(22)를 사용함으로써, 임의의 정전 용량의 커퍼시턴스 소자를 용이하며 또한 정밀도 좋게 제작하는 것이 가능하고, 칩 소자 등을 사용하는 경우에 비교하여, 특성이 양호한 임피던스 정합 회로를 얻기 쉬워진다는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the first embodiment, by using the interdigital capacitor 22, it is possible to easily and accurately manufacture capacitance elements of arbitrary capacitance, and to compare them when using chip elements or the like. Thus, the effect of easily obtaining an impedance matching circuit with good characteristics can be obtained.
실시예 2.Example 2.
도 18은 본 발명의 실시예 2에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도이고, 도19는 도 18에 도시하는 안테나 장치의 상면도, 도 20은 도 18에 도시하는 안테나 장치의 회로도이다.18 is a perspective view showing an antenna device according to a second embodiment of the present invention, FIG. 19 is a top view of the antenna device shown in FIG. 18, and FIG. 20 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG.
도 18에서 도 20에 있어서, 14a는 마이크로스트립 선로에 의해 형성되고, 전기장(θo)을 갖는 제 1 오픈 스터브, 14b는 마이크로스트립 선로에 의해 형성된 제 2 오픈 스터브이다. 이 제 2 오픈 스터브(14b)는 스터브의 일부분에 있어서, 특성 임피던스가 다른 선로를 사용하여 형성하고 있고, 이 결과 스터브 내에는 2 개소의 특성 임피던스의 불연속부(17a, 17b)가 있고, 각부의 전기장은 개방 단측에서 θso1, θso2, θso3이다. 이 2개의 오픈 스터브(14a, 14b)는 스트립 도체(18)의 동일 개소에 대향하여 접속되어 있다.18 to 20, 14a is formed by the microstrip line, the first open stub having the electric field θo, and 14b is the second open stub formed by the microstrip line. The second open stub 14b is formed by using a line having a different characteristic impedance in a part of the stub. As a result, there are two discontinuous portions 17a and 17b of the characteristic impedance in the stub. The electric fields are θ so1, θso2 and θso3 on the open end side. These two open stubs 14a and 14b are connected to the same location of the strip conductor 18. As shown in FIG.
8-2는 전송 선로(6b)와 오픈 스터브(14a, 14b)로 구성되어, 주파수(f1)에 있어서 안테나(1)의 임피던스 정합을 행하는 제 2 정합 회로이다. 그 외는 실시예 1의 도 5에서 도 7에 도시하는 동일 부호와 동일하다.8-2 is a 2nd matching circuit comprised from the transmission line 6b and the open stubs 14a and 14b and which performs impedance matching of the antenna 1 at the frequency f1. Other than that is the same as that shown in FIG. 7 in FIG.
여기서, 2개의 오픈 스터브(14a, 14b)의 전기장의 합은 주파수(f2)에 있어서, π 또는 π보다 약간 큰 값으로 되고, 주파수(f2)에 있어서, 2개의 스터브의 서셉턴스 값의 합이 0이 되고, 1/2 파장 공진 회로(5-3)로서 공진하는 동시에, 주파수(f1)에서, 2개의 스터브의 서셉턴스 값의 합이 소정의 서셉턴스 값을 보이도록 그 길이의 배분이 정해져 있다. 또한, 이와 아울러, 전송 선로(6b)의 전기장(θb)도 소요의 값이 선택되어 있다.Here, the sum of the electric fields of the two open stubs 14a and 14b becomes a value slightly larger than π or π at the frequency f2, and at the frequency f2, the sum of the susceptance values of the two stubs is It becomes 0, resonates as the 1/2 wavelength resonant circuit 5-3, and at the frequency f1, the distribution of the lengths is determined so that the sum of the susceptance values of the two stubs shows a predetermined susceptance value. have. In addition, a required value is also selected for the electric field θb of the transmission line 6b.
다음에 동작에 대해서 설명한다.Next, the operation will be described.
도 20에 있어서, 임피던스 정합 회로(7) 내의 공진 회로가 실시예 1에서는오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)의 조합에 의한 1/4 파장 공진 회로로 되어 있는 것에 대하여, 이 실시예 2에서는 2개의 오픈 스터브(14a, 14b)의 조합에 의한 1/2 파장 공진 회로로 되어 있다.In Fig. 20, the resonant circuit in the impedance matching circuit 7 is a quarter-wave resonant circuit formed by the combination of the open stub 14 and the short stub 15 in the first embodiment. In this case, the half-wave resonant circuit is formed by a combination of two open stubs 14a and 14b.
이 2개의 오픈 스터브(14a, 14b)는 전송 선로(6b)에 대하여 동일 개소에서 병렬로 접속되어 있기 때문에 1/2 파장 공진 회로(5-3)도 병렬 공진 회로의 일종이라고 볼 수 있다. 따라서, 동작 원리는 거의 실시예 1과 동일하며, 만약 안테나(1)의 임피던스 궤적을 도 8과 같이 부여할 수 있으면, 절점(B 내지 E)에서, 안테나(1)측을 보았을 때의 임피던스는 도 9에서 도 13에 도시한 궤적과 유사한 궤적이 된다.Since the two open stubs 14a and 14b are connected in parallel to the transmission line 6b at the same location, the half-wave resonant circuit 5-3 can also be regarded as a kind of parallel resonant circuit. Therefore, the principle of operation is almost the same as in the first embodiment, and if the impedance trajectory of the antenna 1 can be given as shown in Fig. 8, at the nodes B to E, the impedance when the antenna 1 side is viewed 9 to 13 are similar to the trajectories shown in FIG. 13.
2개의 오픈 스터브(14a, 14b)의 전기장, 및 전송 선로(6b)의 전기장은 하기의 (3)식 및 (4)식에서 구할 수 있다.The electric fields of the two open stubs 14a and 14b and the electric fields of the transmission line 6b can be obtained from the following equations (3) and (4).
주파수(f2)에 있어서,At the frequency f2,
(오픈 스터브(14a)의 서셉턴스)+(오픈 스터브(14b)의 서셉턴스)=0 (3)(Susceptance of open stub 14a) + (susceptance of open stub 14b) = 0 (3)
주파수(f1)에서,At the frequency f1,
Zo1·(Y1+jZo1tanθb)/(Zo-1+jY1tanθb)+(오픈 스터브(14a)의 서셉턴스)+(오픈 스터브(14b)의 서셉턴스)=Zo1(4)Zo 1 (Y1 + jZo 1 tanθb) / (Zo- 1 + jY1tanθb) + (susceptance of open stub 14a) + (susceptance of open stub 14b) = Zo 1 (4)
여기서, (4)식에 있어서의 Y1은 도 20의 절점(C)에서 안테나(1)측을 보았을 때의 주파수(f1)에 있어서의 어드미턴스이다. 즉, Y1은 도 10에 있어서의 f1에서의 어드미턴스에 대응한다. (4)식은 복소수 방정식이므로, 실수부와 허수부로 2개의 방정식으로 분리되고, 상기한 연립 방정식은 3개의 식이 된다. 그래서, 예를 들면, θso3을 정수로 하고, θso1=θso2 등의 조건을 가하면, 미지수를 3개로서 해를 구할 수 있다.Here, Y1 in (4) is an admittance in frequency f1 when the antenna 1 side is seen from the node C of FIG. That is, Y1 corresponds to the admittance at f1 in FIG. Since equation (4) is a complex equation, the equation is divided into two equations, a real part and an imaginary part, and the above simultaneous equations become three equations. So, for example, when θso3 is an integer and conditions such as θso1 = θso2 are applied, the solution can be obtained with three unknowns.
또, 이 실시예 2에서는 제 1 오픈 스터브(14a), 제 2 오픈 스터브(14b)를 마이크로스트립 선로로 형성하고 있지만, 마이크로스트립 선로 대신에 스트립 선로, 동축 선로, 동면 선로 등으로 형성하여도 좋다.In the second embodiment, the first open stub 14a and the second open stub 14b are formed by a microstrip line. Alternatively, the first open stub 14a and the second open stub 14b may be formed by a strip line, a coaxial line, a coplanar line, or the like instead of the microstrip line. .
이상과 같이, 이 실시예 2에 의하면, 실시예 1의 안테나 장치와 같은 특징을 갖고 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이 실시예 2에 의하면, 스터브를 오픈 스터브만 사용하고 쇼트 스터브를 사용하지 않기 때문에 통과 구멍이 불필요하고, 또한 제작이 용이해지는 동시에, 저비용으로 제작할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the second embodiment, the same effects as those of the antenna device of the first embodiment can be obtained. In addition, according to the second embodiment, since the stub only uses the open stub and does not use the short stub, the passage hole is unnecessary, the production is easy, and the effect of manufacturing at low cost can be obtained.
실시예 3.Example 3.
도 21은 본 발명의 실시예 3에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도이고, 도 22는 도 21에 도시하는 안테나 장치의 상면도이며, 도 23은 도 21에 도시하는 안테나 장치의 회로도이다. 이 안테나 장치는 원형 마이크로스트립 안테나와 2개의 주파수 대역에서 동작하도록, 마이크로스트립 선로에 의해 형성된 임피던스 정합 회로를 조합하고 있다.21 is a perspective view showing an antenna device according to a third embodiment of the present invention, FIG. 22 is a top view of the antenna device shown in FIG. 21, and FIG. 23 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. 21. This antenna device combines a circular microstrip antenna and an impedance matching circuit formed by a microstrip line to operate in two frequency bands.
도 21에서 도 23에 있어서, 1은 원형 마이크로스트립 안테나에 의한 안테나, 24는 주파수(f2)에 있어서의 1/4 파장 임피던스 변성기이고, 8-1은 1/4 파장 임피던스 변성기(24)에 의한 제 1 정합 회로이며, 주파수(f2)에 있어서 안테나(1)의 임피던스 정합을 행한다. 그 외는 실시예 2의 도 18에서 도 20에 도시하는 동일 부호와 동일하다.21 to 23, 1 is an antenna by a circular microstrip antenna, 24 is a quarter-wave impedance transformer at frequency f2, and 8-1 is a quarter-wave impedance transformer 24. It is a 1st matching circuit, and the impedance matching of the antenna 1 is performed at the frequency f2. Other than that is the same as that shown in FIG. 20 in FIG. 18 of Example 2. FIG.
다음에 동작에 대해서 설명한다.Next, the operation will be described.
도 24는 원형 마이크로스트립 안테나에 의한 안테나(1)의 입력 임피던스 특성을 도시하는 스미스 도표이고, 도 23의 절점(A)에서 안테나(1)측을 보았을 때의 특성에 상당한다. 일반적으로, 이러한 원형 마이크로스트립 안테나에서는 도시하는 바와 같이 마이크로스트립 안테나의 단부에 마이크로스트립 선로를 접속하여 급전하는 경우, 도 24와 같은 고임피던스의 특성을 도시한다.FIG. 24 is a Smith diagram showing the input impedance characteristics of the antenna 1 by the circular microstrip antenna, and corresponds to the characteristics when the antenna 1 side is seen from the node A of FIG. In general, in such a circular microstrip antenna, when the microstrip line is connected and fed to the end of the microstrip antenna as shown, the characteristics of high impedance as shown in FIG. 24 are shown.
여기서, 주파수(f2)에 있어서 리액턴스분이 0이 되어 있다고 하고, 주파수(f2)에 있어서의 임피던스 정합을 위해서 임피던스 변성기(24)를 접속하면, 도 25와 같은 특성이 되고, 도 24의 주파수(f2)에서의 입력 임피던스의 저항분은 특성 임피던스(Zo)(규격화 임피던스 또는 외부 회로(10)의 특성 임피던스)로 변환된다. 그리고, 도 25에 도시하는 특성에 대해서, 주파수(f2)에 있어서의 임피던스 정합 상태를 유지한 채로, 주파수(f1)에 있어서도 임피던스 정합하는 동작에 대해서는 실시예 2와 같다.Here, it is assumed that the reactance is 0 at the frequency f2. When the impedance transformer 24 is connected for impedance matching at the frequency f2, the characteristics are the same as those in FIG. 25, and the frequency f2 in FIG. ), The resistance of the input impedance is converted into characteristic impedance Zo (standardized impedance or characteristic impedance of the external circuit 10). The operation shown in FIG. 25 is the same as that of the second embodiment for the operation of impedance matching also at the frequency f1 while maintaining the impedance matching state at the frequency f2.
이상과 같이, 이 실시예 3에 의하면, 실시예 2의 안테나 장치와 같은 특징을 갖고, 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이 실시예 3에서는 마이크로스트립 안테나의 특성을 고려하여, 제 1 정합 회로(8-1)에 임피던스 변성기(24)를 사용하고 있기 때문에, 회로 구성이 더욱 심플해져, 저비용으로 제조할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the third embodiment, the same characteristics as those of the antenna device of the second embodiment can be obtained, and the same effects can be obtained. In addition, in the third embodiment, since the impedance transformer 24 is used for the first matching circuit 8-1 in consideration of the characteristics of the microstrip antenna, the circuit configuration becomes simpler and can be manufactured at low cost. The effect can be obtained.
실시예 4.Example 4.
도 26은 본 발명의 실시예 4에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도이다. 이 안테나 장치는 휴대전화 등의 소형 무선 단말에서 사용되는 것으로, 4개(N개)의 헬리컬 소자로 이루어지는 4선 권취 (N선 권취) 헬리컬 안테나와 이 4개의 헬리컬 소자의 각각 접속되고, 2개의 주파수 대역에 임피던스 정합을 행하는 4개(N개)의 임피던스 정합 회로와 상기 4개의 임피던스 정합 회로에 접속되고, 그것들에 대하여 소정의 위상차를 주면서 마이크로파의 분배 또는 합성을 행하는 4분배 회로(N 분배 회로)를 중공 원통 유전체상에 형성한 것이다. 즉, 이 안테나 장치는 중공 원통 유전체를 사용하여 안테나와 급전 회로가 일체로 형성되어 있는 것이다.Fig. 26 is a perspective view showing an antenna device according to a fourth embodiment of the present invention. This antenna device is used in a small wireless terminal such as a cellular phone, and is connected to a four-wire winding (N-line winding) helical antenna composed of four (N) helical elements and each of the four helical elements, Four (N) impedance matching circuits that perform impedance matching in the frequency band and four distribution circuits connected to the four impedance matching circuits and distributing or synthesizing microwaves while giving a predetermined phase difference thereto (N distribution circuits). ) Is formed on a hollow cylindrical dielectric. In other words, the antenna device is a hollow cylindrical dielectric, in which the antenna and the power feeding circuit are integrally formed.
또한, 상기 임피던스 정합 회로 및 4분배 회로는 중공 원통 유전체의 외측면에 형성된 스트립 도체와 내측면에 형성된 지도체에 의한 마이크로스트립 선로로 구성하고 있다.The impedance matching circuit and the four-distribution circuit are each composed of a strip conductor formed on the outer side of the hollow cylindrical dielectric and a microstrip line made of a conductor formed on the inner side.
도 27은 도 26에 도시하는 안테나 장치의 원통 외측면의 전개도이고, 도 28은 도 26에 도시하는 안테나 장치의 원통 내측면의 전개도이다. 도 28에 도시하는 바와 같이, 중공 원통 유전체의 내측면에 형성한 지도체는 임피던스 정합 회로와 4분배 회로를 구성하는 마이크로스트립 선로의 스트립 도체가 존재하는 영역에 대응하여, 원통 내측면의 아래 쪽 부분에 형성되어 있다. 도 29는 임피던스 정합 회로 부분의 스트립 도체 패턴의 확대도이고, 도 30은 도 26 내지 도 29에 도시하는 안테나 장치의 회로도이다.FIG. 27 is a developed view of a cylindrical outer surface of the antenna device shown in FIG. 26, and FIG. 28 is a developed view of a cylindrical inner surface of the antenna device shown in FIG. 26. As shown in Fig. 28, the conductor formed on the inner surface of the hollow cylindrical dielectric corresponds to the region where the strip conductors of the microstrip lines constituting the impedance matching circuit and the four-distribution circuit exist, and the lower side of the inner cylinder surface. It is formed in the part. FIG. 29 is an enlarged view of the strip conductor pattern of the impedance matching circuit portion, and FIG. 30 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIGS. 26 to 29.
도 26 내지 도 30에 있어서, 21은 중공 원통 유전체, 1은 중공 원통 유전체(21)의 외측면에 도체 패턴을 형성하여 구성된 4개의 헬리컬 소자로 이루어지는 안테나, 2는 안테나(1)의 4개의 입력단자, 13은 중공 원통 유전체(21)의 내측면에 형성된 지도체, 18은 중공 원통 유전체(21) 및 지도체(13)와 함께 마이크로스트립 선로를 구성하는 스트립 도체이다.26 to 30, 21 is a hollow cylindrical dielectric, 1 is an antenna composed of four helical elements formed by forming a conductor pattern on the outer surface of the hollow cylindrical dielectric 21, and 2 is four inputs of the antenna 1. The terminal, 13 is a conductor formed on the inner side of the hollow cylindrical dielectric 21, 18 is a strip conductor constituting the microstrip line together with the hollow cylindrical dielectric 21 and the conductor 13.
6a는 마이크로스트립 선로에 의해 형성되고, 주파수(f2)에 있어서 전기장(θa)을 갖는 전송 선로, 22는 전송 선로(6a)에 직렬로 접속된 인터디지털 커퍼시터이고, 이 인터디지털 커퍼시터(22)는 도 30의 회로도에서는 직렬로 접속된 커퍼시터(3)로서 도시되어 있다. 6b는 마이크로스트립 선로에 의해 형성되고, 주파수(f1)에 있어서 전기장(θb)을 갖는 전송 선로, 14는 마이크로스트립 선로에 의해 형성된 전기장(θo)을 갖는 오픈 스터브, 15는 마이크로스트립 선로에 의해 형성된 전기장(θs)을 갖는 쇼트 스터브이다. 16은 쇼트 스터브(15)의 선단에 마련되고, 스트립 도체(18)와 지도체(13)를 접속하는 통과 구멍이다.6a is a transmission line formed by a microstrip line and has an electric field θa at a frequency f2, and 22 is an interdigital capacitor connected in series to the transmission line 6a, and this interdigital capacitor 22 Are shown as capacitors 3 connected in series in the circuit diagram of FIG. 6b is formed by a microstrip line, a transmission line having an electric field θb at a frequency f1, 14 is an open stub having an electric field θo formed by a microstrip line, and 15 is formed by a microstrip line. It is a short stub having an electric field θ s. 16 is provided in the front-end | tip of the short stub 15, and is a through hole which connects the strip conductor 18 and the conductor 13. FIG.
오픈 스터브(14)에 있어서, 스터브를 형성하는 선로의 특성 임피던스가 스터브 내에서 일정하지 않고, 스터브의 중간 정도의 일부분에서는 저임피던스 선로를 사용하고 있고, 특성 임피던스의 2개소의 불연속 위치(17a, 17b)가 있다. 오픈 스터브(14)의 각부의 전기장은 개방 단측으로부터 θo1, θo2, θo3이다. 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)는 스트립 도체(18)의 동일 개소에 있어서 대향하도록 접속되어 있다.In the open stub 14, the characteristic impedance of the line forming the stub is not constant in the stub, and a low impedance line is used in the middle portion of the stub, and two discrete positions 17a and 17b of the characteristic impedance are used. There is). The electric fields of the respective portions of the open stub 14 are θo1, θo2, and θo3 from the open end side. The open stub 14 and the short stub 15 are connected so as to oppose at the same location of the strip conductor 18.
여기서, 전기장(θo1과 θo2와 θo3와 θs)의 합은 거의 π/2 또는 π/2보다약간 커지고, 주파수(f2)에 있어서 2개의 스터브의 서셉턴스 값의 합이 0이 되도록 설정하고 있다. 즉, 주파수(f2) 근방의 주파수대에 있어서는 1/4 파장 공진 회로(5-2)로서 동작한다. 또한, 오픈 스터브(14)와 쇼트 스터브(15)의 서셉턴스의 합이 주파수(f1)에 있어서 소정의 서셉턴스 값을 보이도록, 전기장(θo1, θo2, θo3, θs)의 배분이 정해져 있다. 또한, 이와 아울러, 전송 선로(6b)의 전기장(θb)도 소정의 값이 선택되어 있다.Here, the sum of the electric fields θo1 and θo2 and θo3 and θs is set to be slightly larger than π / 2 or π / 2, and the sum of the susceptance values of the two stubs is set to zero at the frequency f2. That is, it operates as the quarter-wave resonant circuit 5-2 in the frequency band near the frequency f2. The distribution of the electric fields θo1, θo2, θo3, and θs is determined such that the sum of the susceptances of the open stub 14 and the short stub 15 shows a predetermined susceptance value at the frequency f1. In addition, a predetermined value is also selected for the electric field θb of the transmission line 6b.
8-1은 전송 선로(6a)와 커퍼시터 소자(3)로 구성되어, 주파수(f2)에 있어서 안테나(1)의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로이다. 8-2는 전송 선로(6b)와 오픈 스터브(14) 및 쇼트 스터브(15)에 의한 1/4 파장 공진 회로(5-2)로 구성되어, 주파수(f1)에 있어서 안테나(1)의 임피던스 정합을 행하는 제 2 정합 회로이다. 7은 제 1 정합 회로(8-1)와 제 2 정합 회로(8-2)로 구성되고, 2개의 주파수(f1, f2)로 임피던스 정합을 행하는 임피던스 정합 회로이고, 이 임피던스 정합 회로(7)는 안테나(1)의 각 헬리컬 소자에 대응하여 4개(N개) 준비되어 있다. 9는 임피던스 정합 회로(7)의 입력단자이다.8-1 is a first matching circuit composed of the transmission line 6a and the capacitor element 3 and performing impedance matching of the antenna 1 at the frequency f2. 8-2 is composed of a quarter-wave resonant circuit 5-2 by the transmission line 6b, the open stub 14 and the short stub 15, and the impedance of the antenna 1 at the frequency f1. It is a 2nd matching circuit which matches. 7 is an impedance matching circuit composed of the first matching circuit 8-1 and the second matching circuit 8-2 and performing impedance matching at two frequencies f1 and f2. The impedance matching circuit 7 4 (N pieces) are prepared corresponding to each helical element of the antenna 1. 9 is an input terminal of the impedance matching circuit 7.
23은 4분배 회로(N 분배 회로)이고, 중공 원통 유전체(21), 지도체(13), 및 스트립 도체(18)로 이루어지는 마이크로스트립 선로로 구성되고, 각각 소요의 분배 진폭 특성 및 분배 위상 특성을 보이는 4개(N개)의 분배단자를 갖고, 각 분배단자가 4개의 임피던스 정합 회로(7)의 각 입력단자(9)에 각각 접속되어 있다. 4분배 회로(23)는 4개의 입력단자(9) 사이에 약 90도씩의 위상차가 생기도록 구성되어 있다.23 is a four-distribution circuit (N distribution circuit), and is composed of a microstrip line consisting of a hollow cylindrical dielectric 21, a conductor 13, and a strip conductor 18, and each of the required distribution amplitude characteristics and distribution phase characteristics. There are four (N) distribution terminals, each of which is connected to each of the input terminals 9 of the four impedance matching circuits 7. The four-distribution circuit 23 is configured to generate a phase difference of about 90 degrees between the four input terminals 9.
25는 4분배 회로(23)의 입력단자로, 이 안테나 장치의 입력단자로 되어 있다. 10은 전원 회로 또는 RF 회로에 의한 외부 회로로 입력단자(25)에 접속된다. 또한, 도 29에 있어서, 후술하는 동작의 설명을 위해서, 회로의 절점(A, B, C, D, E, F)이 도시되어 있다.25 is an input terminal of the four-distribution circuit 23, and is an input terminal of this antenna device. 10 is connected to the input terminal 25 as an external circuit by a power supply circuit or an RF circuit. In addition, in FIG. 29, nodes A, B, C, D, E, and F of the circuits are shown for the purpose of the operation described later.
다음에 동작에 대해서 설명한다.Next, the operation will be described.
이 안테나 장치에서 사용되고 있는 4선 권취 헬리컬 안테나는 4분배 회로(23)가 4개의 헬리컬 소자 사이에 90도씩 위상차를 주어 급전함으로써 원편파의 전파를 방사한다. 중공 원통 유전체(21)의 축 방향을 중심으로 하여 방사 지향성은 폭넓고 복역이 넓기 때문에, 4선 권취 헬리컬 안테나는 위성 휴대 단말 등에서 사용된다. 이 실시예 4에 의한 안테나 장치는 이러한 4선 권치 헬리컬 안테나를 2개의 주파수대에서 사용하는 것을 가능하게 하는 것이다.The four-wire wound helical antenna used in this antenna device radiates radio waves of circular polarization by feeding the quadrature circuit 23 with a phase difference of 90 degrees between four helical elements. Since the radiation directivity is wide and the range of the radiation is wide around the axial direction of the hollow cylindrical dielectric 21, the four-wire wound helical antenna is used in satellite portable terminals and the like. The antenna device according to the fourth embodiment makes it possible to use such a four-wire wound helical antenna in two frequency bands.
4개의 헬리컬 소자는 서로 결합하여 일체로 동작을 하기 때문에, 4개의 입력단자(2)에서 안테나(1)측을 보았을 때의 액티브 임피던스가 임피던스 정합해야 할 부하 임피던스라고 간주할 수 있다. 따라서, 임피던스 정합 회로(7)는 각 입력단자(2)(절점(A))에서 안테나(1)측을 본 액티브 임피던스를 바탕으로 설계된다. 여기서, 입력단자(2)에서 안테나(1)측을 보았을 때의 액티브 임피던스는 도 8의 스미스 도표에 도시한 궤적과 유사하기 때문에, 4개의 임피던스 정합 회로(7)의 동작에서는 실시예 1에 있어서의 안테나 장치의 임피던스 정합 회로와 거의 같다.Since the four helical elements operate in combination with each other, the active impedance when the antenna 1 side is seen from the four input terminals 2 can be regarded as a load impedance to be matched with impedance. Therefore, the impedance matching circuit 7 is designed based on the active impedance of the antenna 1 side seen from each input terminal 2 (node A). Here, since the active impedance when the antenna 1 side is seen from the input terminal 2 is similar to the locus shown in the Smith diagram of FIG. 8, the operation of the four impedance matching circuits 7 is similar to that of the first embodiment. Is almost the same as the impedance matching circuit of the antenna device.
따라서, 절점(B 내지 E)에서 안테나(1)측을 보았을 때의 임피던스 궤적은 도 9에서 도 11 및 도 13의 스미스 도표에 도시한 궤적과 유사한 궤적이 된다. 여기서, 절점(E)에 있어서 2개의 주파수대에서 임피던스 정합이 이미 이루어져 있기 때문에, 절점(F)에서 안테나(1)측을 보았을 때의 특성에 있어서도, 2개의 주파수(f1, f2)에서의 임피던스 정합은 유지된다. 이 결과 절점(F)에 있어서의 반사 특성은 도 14에 도시하는 바와 같이 된다.Therefore, the impedance trajectory when the antenna 1 side is seen from the nodes B to E becomes a trajectory similar to the trajectory shown in the Smith diagrams of Figs. Here, since the impedance matching has already been made in the two frequency bands at the node E, the impedance matching at the two frequencies f1 and f2 also in the characteristic when the antenna F side is seen at the node F. Is maintained. As a result, the reflection characteristic in the node F is as shown in FIG.
이상과 같이, 이 실시예 4에 의하면, 실시예 1의 안테나 장치와 같은 특징을 갖고, 같은 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the fourth embodiment, the same characteristics as those of the antenna device of the first embodiment can be obtained, and the same effects can be obtained.
또한, 이 실시예 2에 의하면, 제 2 정합 회로(8-2)의 병렬 공진 회로(5-2)를 칩 소자가 아니라 스터브를 사용하여 구성하여, 직렬의 용량 소자로서 인터디지털 커퍼시터를 사용하였기 때문에 칩이 없고, 제작이 용이해지는 동시에, 저비용으로 제작할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 이 점은 안테나 장치를 중공 원통 유전체(21)를 사용하여 형성하기 때문에, 실현성 면에서 대단히 중요하다.Further, according to the second embodiment, the parallel resonant circuit 5-2 of the second matching circuit 8-2 is constructed using a stub instead of a chip element, and an interdigital capacitor is used as the series capacitor. As a result, there is no chip, the production is easy, and the effect of manufacturing at low cost can be obtained. This point is very important from the standpoint of realization because the antenna device is formed using the hollow cylindrical dielectric 21.
또한, 이 실시예 4에 의하면, 전파의 방사를 행하는 4개의 헬리컬 소자와 2개의 주파수(f1, f2)에서 동작 가능한 4개의 임피던스 정합 회로(7)와 4분배 회로(23)를 중공 원통 유전체(21)상에 일체로 형성하고 있어, 안테나 장치를 포함한 무선 단말 장치를 콤팩트하게 구성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the fourth embodiment, four helical elements for radiating radio waves, four impedance matching circuits 7 and four distribution circuits 23 operable at two frequencies f1 and f2 are provided. 21, which is formed integrally with each other, it is possible to obtain an effect that the wireless terminal device including the antenna device can be compactly constructed.
또한, 이 실시예 4에 의하면, 안테나(1)에는 4개의 헬리컬 소자가 있고, 안테나(1)의 입력단자(2)도 4개 존재하지만, 4분배 회로를 일체로 형성하고 있기 때문에, 외부 회로(10)와의 접속을 행하는 입력단자(25)는 1개로 좋으며, 이 안테나 장치와 외부 회로(10)의 인터페이스의 구조가 심플해져서, 조립이 용이하고 저비용이 될 뿐만 아니라 신뢰성의 대폭적인 향상으로 이어진다는 효과를 얻을 수 있다.According to the fourth embodiment, the antenna 1 has four helical elements, and although there are four input terminals 2 of the antenna 1, since the four-distribution circuit is integrally formed, the external circuit Only one input terminal 25 for connecting with (10) is used, and the structure of the interface between the antenna device and the external circuit 10 is simplified, resulting in easy assembly, low cost, and a significant improvement in reliability. Can achieve the effect.
실시예 5.Example 5.
도 31은 본 발명의 실시예 5에 의한 안테나 장치를 도시하는 사시도이다. 도 32는 도 31에 도시하는 안테나 장치의 원통 외측면의 전개도이고, 도 33은 도 31에 도시하는 안테나 장치의 원통 내측면의 전개도이다. 도 34는 임피던스 정합 회로 부분의 스트립 도체 패턴의 확대도이고, 도 35는 도 31 내지 도 34에 도시하는 안테나 장치의 회로도이다.Fig. 31 is a perspective view showing an antenna device according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 32 is a developed view of a cylindrical outer surface of the antenna device shown in FIG. 31, and FIG. 33 is a developed view of a cylindrical inner surface of the antenna device shown in FIG. 31. 34 is an enlarged view of the strip conductor pattern of the impedance matching circuit portion, and FIG. 35 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIGS. 31 to 34.
도 31 내지 도 35에 있어서, 14a는 마이크로스트립 선로에 의해 형성되어, 전기장(θo)을 갖는 제 1 오픈 스터브, 14b는 마이크로스트립 선로에 의해 형성된 제 2 오픈 스터브이다.31 to 35, 14a is a first open stub formed by a microstrip line and has an electric field θo, and 14b is a second open stub formed by a microstrip line.
제 2 오픈 스터브(14b)는 스터브의 일부분에 있어서 특성 임피던스가 다른 선로를 사용하여 형성되어 있고, 이 결과 스터브 내에는 특성 임피던스의 2개소의 불연속부(17a, 17b)가 있고, 각 부의 전기장은 개방 단측으로부터 θso1, θso2, 및 θso3으로 되어 있다. 2개의 오픈 스터브(14a, 14b)는 스트립 도체(18)의 동일 개소에 있어서 대향하도록 접속되어 있다.The second open stub 14b is formed using a line having a different characteristic impedance in a part of the stub. As a result, there are two discontinuous portions 17a and 17b of the characteristic impedance in the stub. Θso1, θso2, and θso3 from the open end side. Two open stubs 14a and 14b are connected so as to oppose each other at the same position of the strip conductor 18.
여기서, 2개의 오픈 스터브(14a, 14b)의 전기장의 합은 주파수(f2)에 있어서 π 또는 π보다 약간 큰 값이 되어 있고, 주파수(f2)에 있어서, 2개의 오픈 스터브(14a, 14b)의 서셉턴스 값의 합이 0이 되어, 1/2 파장 공진 회로(5-3)로서 공진하는 동시에, 주파수(f1)에 있어서, 2개의 오픈 스터브(14a, 14b)의 서셉턴스 값의 합이 소정의 서셉턴스 값을 보이도록 그 길이의 배분이 정해져 있다. 또한,이와 아울러, 전송 선로(6b)의 전기장(θb)도 소정의 값이 선택되어 있다.Here, the sum of the electric fields of the two open stubs 14a and 14b is a value slightly larger than [pi] or [pi] at the frequency f2, and at the frequency f2 of the two open stubs 14a and 14b. The sum of the susceptance values becomes zero, resonates as the 1/2 wavelength resonant circuit 5-3, and at the frequency f1, the sum of the susceptance values of the two open stubs 14a and 14b is predetermined. The distribution of the lengths is determined to show the susceptance value of. At the same time, a predetermined value is also selected for the electric field θb of the transmission line 6b.
8-1은 전송 선로(6a)와 커퍼시터 소자(3)로 구성되어, 주파수(f2)에 있어서 안테나(1)의 임피던스 정합을 행하는 제 1 정합 회로이다. 8-2는 전송 선로(6b)와 오픈 스터브(14a, 14b)에 의한 1/2 파장 공진 회로(5-3)로 구성되어, 주파수(f1)에 있어서 안테나(1)의 임피던스 정합을 행하는 제 2 정합 회로이다. 7은 제 1 정합 회로(8-1)와 제 2 정합 회로(8-2)로 구성되어, 2개의 주파수(f1, f2)로 임피던스 정합을 행하는 임피던스 정합 회로이다. 그 외는 실시예 4의 도 26에서 도 30에 도시하는 동일 부호와 동일하다.8-1 is a first matching circuit composed of the transmission line 6a and the capacitor element 3 and performing impedance matching of the antenna 1 at the frequency f2. 8-2 is composed of a half-wave resonant circuit 5-3 by the transmission line 6b and the open stubs 14a and 14b, and performs impedance matching of the antenna 1 at the frequency f1. 2 matching circuit. 7 is an impedance matching circuit composed of the first matching circuit 8-1 and the second matching circuit 8-2 and performing impedance matching at two frequencies f1 and f2. Others are the same as the same reference numerals shown in FIG. 30 in FIG. 26 of the fourth embodiment.
이 안테나 장치에서 사용되고 있는 4선 권취 헬리컬 안테나는 실시예 4에서 도시한 안테나 장치와 같은 동작을 한다.The four-wire wound helical antenna used in this antenna device operates in the same manner as the antenna device shown in the fourth embodiment.
이상과 같이, 이 실시예 5에 의하면, 실시예 4의 안테나 장치와 같은 특징을 갖고, 같은 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the fifth embodiment, the same characteristics as those of the antenna device of the fourth embodiment can be obtained, and the same effects can be obtained.
또한, 이 실시예 5에 의하면, 제 2 정합 회로에 있어서의 공진 회로를 2개의 오픈 스터브(14a, 14b)로 구성하고 있기 때문에, 통과 구멍이 불필요하여, 제작이 비교적 용이하며, 또한 저비용으로 안테나 장치를 제작할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the fifth embodiment, since the resonant circuit in the second matching circuit is composed of two open stubs 14a and 14b, a through hole is not required, making the antenna relatively easy and manufacturing at low cost. The effect of making the device can be obtained.
이상과 같이, 본 발명에 따른 임피던스 정합 회로 및 안테나 장치는 여러가지의 타입의 단공진형의 안테나를 2개의 주파수 대역에 있어서, 또는 이 2개의 주파수 대역간의 주파수 대역을 포함한 넓은 주파수 대역에 있어서, 효율 좋게 동작시키는 것에 적합하다.As described above, the impedance matching circuit and the antenna device according to the present invention efficiently operate various types of single resonance antennas in two frequency bands or in a wide frequency band including the frequency bands between the two frequency bands. It is suitable for operation.
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