JP4063741B2

JP4063741B2 - デュアルバンドアンテナ

Info

Publication number: JP4063741B2
Application number: JP2003308713A
Authority: JP
Inventors: 元珠竇
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-09-01
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2023-09-01
Also published as: JP2005079969A

Description

本発明は、高低２種類の周波数帯域（バンド）の信号波の送信や受信が可能で、車載用アンテナや携帯用アンテナ等として用いて好適な小型低背のデュアルバンドアンテナに関する。

小型低背化に適したデュアルバンドアンテナとして、従来、放射導体板に切欠きを設けることによって該導体板が高低２種類の周波数帯域で励振されるようにした逆Ｆ型アンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図５は従来より知られている逆Ｆ型のデュアルバンドアンテナの斜視図であり、同図に示すように、この逆Ｆ型のデュアルバンドアンテナ１において、放射導体板２は接地導体面５上に略平行に対向して配置されており、この放射導体板２の外縁からは略直角に短絡導体板３が延出している。放射導体板２は、第１の周波数ｆ₁で励振されるＬ字形導体片２ａと、第１の周波数ｆ₁よりも高周波な第２の周波数ｆ₂で励振される矩形導体片２ｂと、長方形状の切欠き４とを有する。短絡導体板３の下端部は接地導体面５に接続されている。また、放射導体板２の所定位置には給電ピン６が半田付け等によって接続されており、この給電ピン６の下端部は、接地導体面５とは非接触で図示せぬ給電回路に接続されている。

このように概略構成された従来のデュアルバンドアンテナ１は、Ｌ字形導体片２ａの延出方向に沿った長さ寸法が第１の周波数ｆ₁に対応する共振長λ₁の約４分の１に設定され、かつ、矩形導体片２ｂの長さ寸法が第２の周波数ｆ₂に対応する共振長λ₂（ただしλ₂＜λ₁）の約４分の１に設定されている。それゆえ、給電ピン６を介して放射導体板２に高低２種類の周波数帯域（ハイバンドとローバンド）に対応する高周波電力を選択的に供給することにより、各導体片２ａ，２ｂを互いに異なる周波数で励振することができ、高低２種類の周波数帯域の信号波の送信や受信が可能となる。
特開平１０−９３３３２号公報（第２−３頁、図１）

ところで、車載用や携帯用のデュアルバンドアンテナにおいては、近年、小型低背化の要求がますます高まっているが、一般にアンテナ装置は小型低背化に伴って共振可能な帯域幅が狭くなるという特性を有し、特に共振長が長いローバンドのときにその傾向が顕著なため、上述した従来のデュアルバンドアンテナ１の小型低背化を促進した場合、ローバンド使用時に所望の帯域幅を確保できなくなる虞があった。ここで、帯域幅とは、リターンロス（反射減衰量）が例えば−１０ｄＢ以下となる周波数範囲であって、デュアルバンドアンテナはハイバンドとローバンドの信号波のそれぞれについて、使用周波数帯域よりも広い帯域幅を確保しておかねばならないため、このことが小型低背化の促進を妨げる要因となっていた。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、ローバンドの信号波の帯域幅を犠牲にすることなく小型低背化が促進できるデュアルバンドアンテナを提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明のデュアルバンドアンテナでは、接地導体面上に略平行に対向配置されて第１の周波数で励振される第１の放射導体板と、該第１の放射導体板の外縁から略直角に延出して給電回路に接続された給電導体板と、該給電導体板と略平行に延在し下端部が該給電導体板に接続されていると共に上端部の前記第１の導体板と略平行に設けられた折曲部が前記第１の放射導体板の底面と対向している第２の放射導体板と、前記接地導体面上に略平行に対向配置されて前記第１の放射導体板とスリットを介して隣接する第３の放射導体板と、該第３の放射導体板の外縁から略直角に延出して前記接地導体面に接続された短絡導体板とを備え、前記第２の放射導体板を前記第１の周波数よりも高周波な第２の周波数で励振されるようになし、かつ、前記短絡導体板を前記給電導体板の近傍に配置して該給電導体板と電磁結合させるように構成した。

このように構成されたデュアルバンドアンテナは、ローバンド用の第１の周波数の高周波電力を給電導体板の下端部に供給することによって第１の放射導体板を励振することができ、かつ、ハイバンド用の第２の周波数の高周波電力を第２の放射導体板の下端部に供給することによって該第２の放射導体板を励振することができる。また、第１の周波数の高周波電力が給電導体板に供給されているときに、給電導体板との電磁結合により短絡導体板に誘導電流が流れるため、第３の放射導体板を無給電アンテナの放射素子として動作させることができ、それゆえローバンドにおいて二つの共振点を設定することができる。そして、これら二つの共振点の共振周波数の差は給電導体板と短絡導体板の電磁結合の度合いを適宜調整することによって増減できるため、アンテナ全体の小型低背化を促進しても、リターンロスが所定値以下となる周波数範囲を広げて所望の帯域幅を確保することが容易となる。また、このデュアルバンドアンテナは、第２の放射導体板の上端部が第１の放射導体板の底面と対向しているため、第２の周波数の高周波電力が供給されて第２の放射導体板が共振しているときに第１の放射導体板が容量性負荷となって電気長が短縮し、それゆえ第２の放射導体板の高さ寸法を共振長の４分の１よりも大幅に低減することができる。

かかる構成のデュアルバンドアンテナは、給電導体板が第１の放射導体板のスリット側の外縁から延出し、かつ、短絡導体板が第３の放射導体板のスリット側の外縁から延出していることが好ましく、これにより給電導体板と短絡導体板とが電磁結合させやすくなる。

なお、かかる構成のデュアルバンドアンテナが、第１の放射導体板の外縁から略直角に延出して接地導体面に接続された整合用短絡導体板を備えている場合には、この整合用短絡導体板の形成位置を適宜選択することによって、ローバンド使用時におけるインピーダンスの不整合が回避しやすくなるため、アンテナ全体の高さ寸法を一層低減させることができる。

本発明のデュアルバンドアンテナは、小型低背化に伴って帯域幅が確保しにくくなるローバンド使用時に、短絡導体板を給電導体板と電磁結合させて第３の放射導体板を無給電アンテナの放射素子として動作させることにより二つの共振点を発生させるというものであり、これら二つの共振点の周波数差が電磁結合の度合いを適宜調整することによって増減できることから、小型低背化を促進してもローバンド使用時に所望の帯域幅が確保しやすくなっている。そのため、ハイバンドとローバンドの信号波のそれぞれについて、使用周波数帯域よりも広い帯域幅が容易に確保できるようになり、帯域幅を犠牲にすることなくアンテナ全体の小型低背化を促進することができる。

以下、発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施形態例に係るデュアルバンドアンテナの斜視図、図２は該デュアルバンドアンテナの一部断面側面図、図３は該デュアルバンドアンテナの周波数に応じたリターンロスを示す特性図である。

図１および図２に示すデュアルバンドアンテナ１１は、銅板等の導電性金属板を折曲加工して形成された板金製で、接地導体面１２上に固設されている。このデュアルバンドアンテナ１１は、接地導体面１２上に略平行に対向して配置された第１の放射導体板１３と、第１の放射導体板１３の外縁から略直角に延出している給電導体板１４と、第１の放射導体板１３の略中央の下方で給電導体板１４と略平行に起立している第２の放射導体板１５と、給電導体板１４および第２の放射導体板１５の下端どうしを連結している橋絡部１６と、接地導体面１２上に略平行に対向して配置されて第１の放射導体板１３と隣接する第３の放射導体板１７と、これら両放射導体板１３，１７の間に存するスリット１８と、第３の放射導体板１７の外縁から略直角に延出している短絡導体板１９とを備えて概略構成されている。

第１の放射導体板１３と第３の放射導体板１７はほぼ同形状であり、これら放射導体板１３，１７はスリット１８を対称軸として略線対称な位置関係で並設されている。第２の放射導体板１５の上端部には折曲部１５ａが形成されており、この折曲部１５ａは所定の間隔を存して第１の放射導体板１３の底面と対向している。橋絡部１６は図示せぬ給電回路に接続されているので、給電導体板１４と第２の放射導体板１５にそれぞれ所定の高周波電力を供給することができる。これら橋絡部１６と給電導体板１４および第２の放射導体板１５は、接地導体面１２とは非接触な領域に配置されているが、短絡導体板１９の下端部は接地導体面１２に接続されている。また、給電導体板１４と短絡導体板１９はスリット１８を介して略対向するように近接させてあるため、給電時に給電導体板１４と短絡導体板１９は比較的強く電磁結合されることになる。

このように構成されたデュアルバンドアンテナ１１は、橋絡部１６に高低２種類の周波数帯域に対応する高周波電力を選択的に供給することにより、第１の放射導体板１３と第２の放射導体板１５を選択的に励振することができる。すなわち、ローバンド用の第１の周波数ｆ₁の高周波電力を給電導体板１４の下端部に供給することによって第１の放射導体板１３を励振することができ、かつ、ハイバンド用の第２の周波数ｆ₂（ただしｆ₂＞ｆ₁）の高周波電力を第２の放射導体板１５の下端部に供給することによって該第２の放射導体板１５を励振することができる。

また、第１の周波数ｆ₁の高周波電力が給電導体板１４に供給されているときには、給電導体板１４との電磁結合により短絡導体板１９に誘導電流が流れるため、第３の放射導体板１７を無給電アンテナの放射素子として動作させることができる。それゆえ、このデュアルバンドアンテナ１１の周波数に応じたリターンロス（反射減衰量）は図３に実線で示すような曲線となり、ローバンドにおいて異なる二つの共振点Ａ，Ｂが発生している。ここで、給電導体板１４と短絡導体板１９の相対位置を変更して両者１４，１９の電磁結合を強めたり弱めたりすれば、それに伴って共振点Ａ，Ｂに対応する共振周波数も変化する。したがって、給電導体板１４と短絡導体板１９の電磁結合の度合いを適宜調整し、共振点Ａに対応する共振周波数ｆ(A）から共振点Ｂに対応する共振周波数ｆ(B）までの間の任意の周波数でリターンロスが−１０ｄＢ以下となり、かつ共振周波数ｆ(A）と共振周波数ｆ(B）との周波数の差が極力大きくなるように設計しておけば、ローバンド使用時に帯域幅を大幅に広げることができる。

例えば、給電導体板１４と短絡導体板１９を極力近接させて電磁結合を著しく強くした場合、共振周波数ｆ(A）と共振周波数ｆ(B）はほぼ同等の値になるため帯域幅は狭くなるが、給電導体板１４と短絡導体板１９を遠ざけて電磁結合を弱めていけば、共振周波数ｆ(A）と共振周波数ｆ(B）との周波数差は次第に増大していき、それに伴い帯域幅も広くなっていく。しかし、給電導体板１４と短絡導体板１９の電磁結合が弱くなりすぎると、共振周波数ｆ(A）と共振周波数ｆ(B）間の所定の周波数の信号波に対してリターンロスが−１０ｄＢを上回ってしまうため、広帯域化とはならない。結局、給電導体板１４と短絡導体板１９の電磁結合の度合いを適宜調整して、図３に示すような共振点Ａ，Ｂを設定した場合に、リターンロスが−１０ｄＢ以下の周波数範囲が最大となって広帯域化に最も有利であることがわかる。なお、図３に破線で示す曲線は、図５に示した前記従来例におけるリターンロスを示したものであり、共振点が一つしかないためローバンド使用時の帯域幅は本実施形態例のものよりもかなり狭くなっている。

このように本実施形態例に係るデュアルバンドアンテナ１１は、ローバンド使用時に短絡導体板１９を給電導体板１４と電磁結合させることにより第３の放射導体板１７を無給電アンテナの放射素子として動作させるというものなので、ローバンド使用時に二つの共振点Ａ，Ｂを発生させることができる。そして、給電導体板１４と短絡導体板１９の電磁結合の度合いを適宜調整することにより、広帯域化に最も有利な共振点Ａ，Ｂが設定できるため、アンテナ全体の小型低背化を促進してもローバンド使用時に所望の帯域幅を確保することは容易である。また、周知のようにハイバンド使用時には小型低背化を促進しても帯域幅が不所望に狭くなる虞は少ない。それゆえ、このデュアルバンドアンテナ１１はハイバンドとローバンドの信号波のそれぞれについて、使用周波数帯域よりも広い帯域幅を容易に確保できるようになり、帯域幅を犠牲にすることなくアンテナ全体の小型低背化を促進することができる。また、このデュアルバンドアンテナ１１は、第２の放射導体板１５の上端部に折曲部１５ａを設けて第１の放射導体板１３と対向させているため、ハイバンド使用時に第１の放射導体板１３が容量性負荷となって電気長が短縮し、それゆえ第２の放射導体板１５の高さ寸法を共振長の４分の１よりも大幅に低減することができ、この点でも小型低背化に有利である。また、このデュアルバンドアンテナ１１は導電性金属板を折曲加工して容易に形成することができる板金製なので、コスト面においても有利である。

図４は本発明の第２実施形態例に係るデュアルバンドアンテナの斜視図であり、図１に対応する部分には同一符号を付してある。

本実施形態例に係るデュアルバンドアンテナ２１は、第１の放射導体板１３を接地導体面１２と短絡させるインピーダンス整合用の短絡導体板２０を付設した点が、前述した第１実施形態例に係るデュアルバンドアンテナ１１と大きく異なっている。この短絡導体板２０は第１の放射導体板１３の外縁から略直角に延出して下端部が接地導体面１２に接続されており、この短絡導体板２０の形成位置を適宜選択することによってインピーダンスの不整合が回避しやすくなるため、アンテナ全体の高さ寸法を一層低減させることができる。

本発明の第１実施形態例に係るデュアルバンドアンテナの斜視図である。該デュアルバンドアンテナの一部断面側面図である。該デュアルバンドアンテナのリターンロスを示す特性図である。本発明の第２実施形態例に係るデュアルバンドアンテナの斜視図である。従来例に係るデュアルバンドアンテナの斜視図である。

符号の説明

１１，２１デュアルバンドアンテナ
１２接地導体面
１３第１の放射導体板
１４給電導体板
１５第２の放射導体板
１６橋絡部
１７第３の放射導体板
１８スリット
１９短絡導体板
２０（整合用）短絡導体板

Claims

接地導体面上に略平行に対向配置されて第１の周波数で励振される第１の放射導体板と、該第１の放射導体板の外縁から略直角に延出して給電回路に接続された給電導体板と、該給電導体板と略平行に延在し下端部が該給電導体板に接続されていると共に上端部の前記第１の導体板と略平行に設けられた折曲部が前記第１の放射導体板の底面と対向している第２の放射導体板と、前記接地導体面上に略平行に対向配置されて前記第１の放射導体板とスリットを介して隣接する第３の放射導体板と、該第３の放射導体板の外縁から略直角に延出して前記接地導体面に接続された短絡導体板とを備え、前記第２の放射導体板を前記第１の周波数よりも高周波な第２の周波数で励振されるようになし、かつ、前記短絡導体板を前記給電導体板の近傍に配置して該給電導体板と電磁結合させるように構成したことを特徴とするデュアルバンドアンテナ。
請求項１の記載において、前記給電導体板が前記第１の放射導体板の前記スリット側の外縁から延出し、かつ、前記短絡導体板が前記第３の放射導体板の前記スリット側の外縁から延出していることを特徴とするデュアルバンドアンテナ。
請求項１または２の記載において、前記第１の放射導体板の外縁から略直角に延出して前記接地導体面に接続された整合用短絡導体板を備えていることを特徴とするデュアルバンドアンテナ。